Itaipava - Petrópolis - RJ - Departamento de Engenharia Elétrica

Transcrição

Itaipava - Petrópolis - RJ
24 a 27 de novembro de 1998
ANAIS
Volumes 1 e 2
Escola de Engenharia
Universidade Federal do Rio de Janeiro
Faculdade de Engenharia
Universidade Federal de Juiz de Fora
Apoio: Fundação Universitária José Bonifácio
IV Encontro de Ensino de Engenharia
Comissão Organizadora :
Fernando Antonio Sampaio de Amorim
Jorge Luiz do Nascimento
José Arthur da Rocha
ii
iii
Sejam bem-vindos!
Aqui estão os trabalhos que serão apresentados no nosso IV Encontro de
Ensino de Engenharia. Pode ser ainda muito cedo para falar em tradição,
mas a despeito de todas as crises e dificuldades por que tem passado as
universidades federais e a UFRJ em particular, a cada ano temos
conseguido não só realizar o encontro como ampliar o número de
participantes, garantindo a qualidade dos trabalhos apresentados e
o
excelente padrão dos debates no transcorrer do Encontro.
Discutir e refletir sobre a prática de ensino de Engenharia, contando com a
participação de profissionais de diversas áreas do conhecimento, entre elas
história, pedagogia, sociologia, tem sido um experiência marcante para
todos aqueles que participaram dos três últimos encontros, assim como o
trabalho integrado UFRJ/UFJF.
O IV Encontro está organizado à semelhança dos anteriores, buscando a
exposição de trabalhos mais longos e uma reflexão mais demorada do que
o ritmo acelerado dos congressos já tradicionais em nossa área.
Esperamos contar com a participação de cada um dos inscritos nos debates,
cursos e apresentações para que este seja mais um ano a integrar a nossa
futura tradição de prática de pensamento e crítica sobre o ensino de
engenharia que realizamos a cada dia nas universidades brasileiras.
A Comissão Organizadora
1
INDICE
Elementos Didáticos em Mecânica dos Fluidos Experimental
Nicolau A. Branco e Mila R. Avelino
3
Novas Tecnologias e Métodos Medievais: Como resgatar o debate para a
sala de aula?
Protásio Dutra Martins, Claudio Freitas Neves e Carmen L. L. Maidantchik
13
O Comportamento da Evasão nos Cursos de Graduação em Engenharia da
Escola de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto (1990-1994)
Adilson Pereira dos. Santos
25
Modelos Coletivos para o Ensino de Engenharia com Auxílio das Redes de
Computadores
José Aravena Reyes, Dsc.
35
Reestruturaação do Ensino de Engenharia no Departamento de Mecânica
Aplicada e Estruturas da Universidade Federal do Rio de Janeiro
Cristina Haguenauer e Sílvio Souza Lima
43
Práticas de Laboratório para Ensino de Resistência dos Materiais e
Comportamento das Estruturas
Cristina Haguenauer
51
Transformações no ensino de engenharia: a valorização dos aspectos
pedagógicos
Vanderlí Fava de Oliveira e Ricardo Manfredi Naveiro
57
Diretrizes curriculares para a engenharia do ano 2.000
Antônio Cláudio Gómez de Souza
66
O Perfil da Avaliação Discente na Escola de Engenharia da UFRJ
Jorge Luiz do Nascimento e Eduardo G. Serra
76
Um Modelo de Laboratório de Sistemas de Controle
João Carlos Basílio
84
Visão Histórica como Fator de Motivação no Aprendizado da Teoria Geral
das Projeções
Cheng, L. Y., Petreche , J. R. D. e Santos, E. T.
96
Projeto geométrico de uma ponte no Ensino do desenho técnico
Cheng, Liang Yee; Petreche, João Roberto Diego;
Santos, Eduardo Toledo;Ferreira, Sérgio Leal;
Cardoso, Luíz Reynaldo de Azevedo ; Kawano, Alexandre.
104
Um novo laboratório de eletricidade e magnetismo
Jorge Luiz do Nascimento
112
2
Básico x Profissional: proposta de unidade dialética na superação
de impasses no ensino de engenharia
Osvaldo Pereira Filho, Jomar Gozzi
118
Multidisciplinaridade do uso da matemática na Engenharia
Irionson Antonio Bassani, Flávio Kieckow, Ruben Panta Pazos
124
O método dialético para a formação de uma consciência crítica
Henrique Innecco Longo
136
Ensino de engenharia e tecnologia educacional
Ana Magda Alencar Correia, Ângela Dias Velasco
144
Comando numérico aplicado ao ensino de desenho para engenharia:
atividades propostas
Mafalda, Rovilson ; Kawano, Alexandre
154
Modernização do ensino e da pesquisa em Engenharia Elétrica
na Universidade Presbiteriana Mackenzie
Sandra M. Dotto Stump, Luiz S. Zasnicoff
164
O ensino de engenharia na universidade virtual
José Cubero Allende, Maria Helena Silveira, Silvio de Souza Lima,
Fernando Amorim
Apontamentos para uma discussão sobre interdisciplinaridade
Maria Helena Silveira
174
182
3
Nicolau A. Branco e Mila R. Avelino1
Programa de Engenharia Mecânica (COPPE/UFRJ),
CP 68503, 21945-970 Rio de Janeiro, Brasil.
Resumo
Um dos maiores obstáculos ao ensino da mecânica dos fluidos está na impossibilidade de
visualização da maioria dos fenômenos físicos envolvidos. Na tentativa de contornar este
obstáculo, o presente trabalho apresenta uma conjunto de experimentos em mecânica dos
fluidos, tanto de graduação quanto de pós-graduação, que permitirá ao aluno apropriar-se de
conhecimentos referentes ao assunto. Todos os experimentos adotam como ferramenta auxiliar
de ensino um túnel de vento de baixa intensidade turbulenta. A instrumentação depende apenas
de um tubo de Pitot, um manômetro em ``U'' e um anemômetro de fio quente com um canal. Os
experimentos foram projetados de forma a abordar conceitos de alta relevância, com a
utilização de equipamentos relativamente simples e baratos. Foram organizadas experiências
sobre o escoamento no interior de um duto quadrado simples, ao redor de corpos rombudos, em
uma camada limite e na esteira de um cilindro. Dentre os conceitos abordados estão o de
medição de vazão, da força de arrasto sobre um corpo, de camada limite, de balanço integral da
quantidade de movimento, de esteira, de emissão de vórtices, da existência de grandes estruturas
organizadas e do espectro turbulento.
1. INTRODUÇÃO
Os fenômenos relacionados à mecânica dos fluidos são ponto de partida para a
compreensão do escoamento de ar e outros fluidos de baixa viscosidade em
circunstâncias de interesse em muitas aplicações de engenharia. Desta forma, problemas
complexos em aerodinâmica foram esclarecidos pelo estudo do escoamento ao redor de
um corpo imerso em fluido, que contou com grande auxílio de técnicas experimentais.
Problemas desta natureza incluem a compreensão de conceitos básicos, como o número
de Reynolds, forças de arrasto e sustentação, ou teorias mais elaboradas relacionadas à
turbulência.
Quando uma análise matemática do fenômeno não é possível, pode-se lançar mão da
experimentação como ferramenta de apoio ao entendimento da física envolvida. Entre
as técnicas disponíveis podemos encontrar a visualização do escoamento. A observação
visual do escoamento fornece o padrão qualitativo das propriedades envolvidas, mas é,
na maioria das vezes, desprovida de informação quantitativa sobre elas. Pode-se, em
alguns poucos casos, obter informações de parâmetros globais do escoamento. O
escoamento originado por ventiladores e na câmara de combustão de veículos, são
exemplos típicos de fenômenos tecnológicos que permitem uma quantificação de
parâmetros através da medição de propriedades globais. O conhecimento intrínseco das
propriedades dos escoamentos que aparecem nesses fenômenos é, entretanto,
normalmente qualitativo. Na realidade, os fenômenos fluidos são entidades muitos
complexas, que requerem cuidadosa observação, se possível quantitativa, para sua
verdadeira caracterização.
A dificuldade encontrada na compreensão dos fenômenos da mecânica dos fluidos é
ainda mais pronunciada na sala de aula. Na tentativa de contornar este obstáculo, o
1
Também: Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade do Estado do Rio de Janeiro(UERJ),
Rua São Francisco Xavier, 524, Sala 5023A, CEP 20550-130, Rio de Janeiro, Brasil.
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presente trabalho tem o propósito de oferecer um conjunto de experimentos que auxilie
a apropriação de conceitos presentes nos de escoamento de fluidos.
A metodologia adotada neste trabalho utiliza como ferramenta de apoio os métodos
experimentais, e fornece ao aluno a oportunidade de produzir conhecimentos de nível
básico e avançado. Os experimentos constituem-se também em uma ferramenta útil para
a compreensão e a familiarização do aluno com a utilização de instrumentos, técnicas de
medição e equipamentos. As práticas abordarão desde os instrumentos mais simples,
como o tubo de Pitot, que apresenta grande aplicação na indústria e na vida prática do
engenheiro mecânico, até instrumentos mais sofisticados, que envolvem conceitos
avançados.
É importante ressaltar que uma das dificuldades freqüentemente encontradas quando se
pensa na utilização de métodos experimentais está no custo associado a laboratórios e
instrumentação. Neste trabalho é apresentado um conjunto de experimentos a serem
realizados num túnel de vento utilizando desde instrumentação simples e barata até
equipamentos mais caros. As possibilidades com o auxílio do túnel de vento são
ilimitadas, entretanto, apresentamos neste trabalho algumas sugestões de experimentos
que expõe os conceitos com um nível de dificuldade crescente. O mesmo se aplica ao
manuseio dos instrumentos.
Os experimentos abrangem graus de complexidade variados, podendo ser realizados por
alunos com formação diversa, de graduação ou de pós-graduação. A descrição detalhada
de cada experimento será apresentada na seção a seguir. Conceitos básicos de medição
de velocidade, de pressão, juntamente com experimentos para a caracterização de
escoamentos turbulentos através de seu espectro, dos componentes do tensor de
Reynolds e da velocidade média, além de experimentos para a medição da taxa de
emissão de vórtices na esteira de um corpo são apresentados.
Cabe aqui ressaltar que um grande número de técnicas e instrumentos foram
desenvolvidos no passado para a investigações de escoamentos de fluidos. Deste modo,
um grande número de técnicas e métodos experimentais encontram-se disponíveis,
devendo ser escolhidos adequadamente para cada caso de fenômeno que se deseja
observar. No caso de escoamentos turbulentos, as medições das propriedades são
sempre fortemente prejudicadas pelo seu alto grau de flutuação. Desse modo,
instrumentos simples baseados em princípios simples de funcionamento não podem,
normalmente, ser utilizados. Os problemas que envolvem medições de turbulência com
tomadas de medições da velocidade média e das flutuações exigem a utilização de
instrumentação especializada.
2. CONSIDERAÇÕES GERAIS
Sempre na tentativa de criar situações em que o aluno venha a produzir conhecimento
sobre o assunto em estudo, organizamos os experimentos em três níveis distintos,
respeitando o critério do grau de dificuldade das teorias apresentadas em sala de aula,
tanto a nível da graduação, como a nível da pós-graduação, relevando os níveis de
mestrado e de doutorado. De fato, a medida em que o grau de dificuldade da experiência
se eleva, aumenta a complexidade dos conceitos envolvidos no fenômeno, o nível de
sofisticação da instrumentação e dos equipamentos utilizados.
A idéia deste artigo é apresentar um conjunto de experimentos que proporcionem ao
aluno a produção de conhecimento dentro da mecânica dos fluidos, fazendo com que ele
se familiarize com o laboratório e a sua instrumentação, bem como passe a observar e
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identificar mais facilmente a maioria desses fenômenos, sempre presentes no seu dia a
dia.
A primeira experiência proposta visa apresentar ao aluno uma instrumentação bastante
comum, simples, barata e fácil de construir. Entre as atividades do aluno, estão a medida
de vazão do fluido no interior da seção de testes do túnel de vento, utilizando um tubo
de Pitot; instrumento este utilizado para medir diferenciais de pressão. O tubo de Pitot
possibilita a obtenção indireta de velocidades médias sem muita precisão, mas permite
uma estimativa razoável da vazão. Com a simples utilização deste instrumento, o aluno
manipula dados que envolvem definições de pressões estática e dinâmica, requerendo
uma análise das relações envolvidas entre elas. O aluno é levado a se familiarizar com a
equação de Bernoulli e interpretará cada um de seus termos.
Ainda no mesmo nível de dificuldade, a outra experiência proposta deste primeiro grupo
visa, com os mesmos instrumentos utilizados no primeiro experimento, constatar a
existência de uma região onde há perda de quantidade de movimento atrás de um corpo
imerso em fluido. Para tanto, o aluno deverá quantificar a força de arrasto que um fluido
exerce em um corpo ao escoar ao seu redor. A teoria envolvida neste experimento é
bastante extensa, e caberá ao aluno complementar seu aprendizado através do exercício
de observação de fenômenos e análise dos resultados de velocidade obtidos com o tubo
de Pitot. Da mesma forma feita anteriormente, entre as atividades do aluno está a
medição da distribuição do campo de pressões ao redor do corpo fixado no centro da
seção de testes do túnel de vento e, através de uma simples integração da quantidade de
movimento, quantificar e analisar uma perda de energia do escoamento, que resultará na
força de arrasto que o fluido exerce sobre esse corpo. Alguns conceitos envolvidos aqui
não são diretamente observados, e é fundamental que o aluno proponha soluções para o
tratamento dos dados.
Em experimentos mais avançados, os escoamentos turbulentos serão abordados.
Atividades materiais e intelectuais estarão envolvidas no processo de produção de
conhecimento nesta etapa. Entre elas, estão a análise das equações promediadas de
Reynolds, a identificação e familiarização com as características da turbulência de
aleatoricidade no tempo e no espaço e riqueza de escalas. Comparações com o
escoamentos laminares também poderão ser efetuadas para exercitar ainda mais as
diferenças mostradas por Reynolds para estes dois regimes de escoamentos. Em um
conjunto de experimentos sugere-se a investigação da camada limite, através da
obtenção de perfis de velocidade média e de intensidade turbulenta. Nesse caso, a
instrumentação será mais sofisticada utilizando-se a anemometria de fio quente, a
técnica historicamente mais adotada para os estudos da turbulência (Hinze(1975)).
Com a instrumentação adotada neste último experimento, propõe-se uma nova prática,
que consiste no cálculo do arrasto ao redor de um corpo rombudo via balanço integral
da quantidade de movimento. Este experimento complementa aquele referente a
medição da força de arrasto pela integração dos perfis de pressão. Os conceitos de
volume de controle e de esteira são explorados aqui, e o aluno poderá corroborar os
resultados das duas experiências desenvolvendo uma análise comparativa entre os dois
procedimentos. Como as duas últimas práticas sugeridas envolvem um certo grau de
dificuldade com ambos, os conceitos e a instrumentação, elas formam nosso nível dois
de dificuldade.
Na última prática proposta estuda-se o fenômenos de vórtices que emanam da superfície
de um cilindro para a sua esteira. Aqui, estuda-se o espectro da turbulência e o processo
de geração de vórtices normalmente denominado de ``ruas de von Kármán''. Do
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espectro obtido pode-se observar a existência de grandes escalas a um certo número de
onda e a curva de transferência da energia cinética turbulenta caracterizada por
Kolmogorov (Hinze, 1975).
Este experimento constitui-se no nível três de problemas propostos e abrange uma
grande quantidade de conceitos, proporcionando ao aluno, ou mesmo ao pesquisador,
investigar fenômenos da mecânica dos fluidos que representam hoje o estado da arte em
turbulência.
3. DESCRIÇÃO DO APARATO EXPERIMENTAL
Para a concretização dos experimentos utilizaremos um túnel de vento esquematizado
na Figura 1. A velocidade média máxima alcançada na sua seção de trabalho é de 18m/s
(65Km/h) e a intensidade turbulenta é extremamente baixa, alcançando valores da
ordem de 0,17% com relação à velocidade média, o que significa dizer que a presença
de turbilhões e zonas de circulação no interior da seção de testes é praticamente nula.
Esse túnel de vento é composto basicamente por sete partes distintas, como pode ser
observado na Figura 1.
A geração do escoamento faz-se por uma seção ventiladora, identificada pelo número 1
na Figura 1. Esta seção está equipada com um conversor de freqüência que possibilita a
variação da velocidade do escoamento. Antes de atingir a seção de estabilização, o
escoamento atravessa um difusor(2), três telas (*) e uma colmeia (3), na qual as
irregularidades espaciais do perfil de velocidades são atenuadas, reduzindo a escala dos
turbilhões e a intensidade turbulenta. Nesta fase, o escoamento encontra-se pronto para
ser conduzido da seção de contração (5), e finalmente à seção de trabalho(6). Uma
descrição completa do túnel utilizado pode ser obtida em Branco(1997).
Acessórios importantes para a utilização do túnel são: um posicionador de sensores
automático cartesiano com dois graus de liberdade e um conjunto mínimo de sistemas
de instrumentação.
Como conjunto mínimo básico de instrumentação sugerimos:
1) um tubo de Pitot,
2) um manômetro multi-tubo inclinado,
3) um anemômetro de fio quente de um canal,
4) um osciloscópio.
Uma descrição sobre a técnica de anemometria de fio quente com especial ênfase na
aquisição e no tratamento de dados pode ser obtida em Crespo(1997).
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4. DESCRIÇÃO DOS EXPERIMENTOS
Os experimentos serão descritos a seguir de acordo com seu pretenso grau de
complexidade.
4.1 Medida de velocidade e vazão
Para se medir a velocidade do escoamento de um fluido, podemos utilizar diferentes
métodos, combinando diversos tipos de instrumentos (veja, por exemplo Fox e
McDonald(1995)). Os instrumentos mais simples para a obtenção direta da velocidade
do fluido que podemos citar são o tubo de Pitot, os anemômetros rotativos e os
medidores de corrente.
O objetivo deste experimento é fazer com que o aluno produza o conhecimento
relacionado com os conceitos encontrados na teoria e se familiarize com as atividades
práticas de laboratório, efetuando medidas de velocidade e calculando a vazão do
escoamento na seção de trabalho do túnel de vento. O contato e manuseio dos
instrumentos de medição, tais como o tubo de Pitot e o manômetro multi-tubo,
possibilita a mais rápida e fácil compreensão dos fenômenos físicos por parte do aluno.
O experimento consiste em instalar um tubo de Pitot no centro da seção de testes do
túnel de vento. Este tubo deverá estar ligado a um manômetro em U, o manômetro
multi-tubo recomendado. A partir de variações na cota do tubo de Pitot medidas locais
de pressão são realizadas as quais deverão posteriormente ser convertidas em
velocidade. A conversão se dará através da equação de Bernoulli.
A partir de uma integração simples o aluno deverá calcular a vazão do escoamento na
seção transversal. A Figura 2 apresenta um perfil típico de velocidade obtido. Para um
túnel com seção transversal de 30 cm por 30 cm, a vazão obtida é, portanto, 1,041
m≥/s.
4.2 Medida da força de arrasto sobre um corpo
Nesta experiência, o propósito é fazer com que o aluno reflita sobre a existência de uma
região onde haja perda de quantidade de movimento através da determinação da força
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de arrasto que o ar exerce sobre um corpo colocado em um túnel de vento. A força que
o fluido exerce sobre um corpo é causada por forças viscosas e de pressão. A partir da
análise dimensional, o aluno deverá intuir que esta força de arrasto varia com as
propriedades do fluido, do escoamento e da geometria do problema. A seguir, através do
teorema dos Pi de Vauchy-Buckingham (Carneiro, 1993) ele deverá construir uma
relação funcional para o arrasto como função do número de Reynolds, Re. A
observação, por exemplo, do gráfico do coeficiente de arrasto em função do número de
Re para um cilindro circular (White, 1986) mostra que para baixos números de Re o
arrasto possui comportamento diretamente proporcional à velocidade, enquanto para
altos números de Re, este comportamento varia com o quadrado da velocidade.
Considerando os casos particulares de uma placa plana alinhada com o escoamento e de
uma placa plana transversal ao escoamento, o aluno deverá analisar de modo isolado os
efeitos do arrasto provocado pelo atrito superficial e pela esteira formada. A conclusão
deverá ser a de que no primeiro caso apenas as forças viscosas são importantes,
enquanto no segundo caso, as forças de pressão dominam o problema.
No experimento proposto, o aluno deverá construir um cilindro retangular côo, sobre a
superfície no qual serão colocadas tomadas de pressão estática. Sugere-se a colocação
de, pelo menos, seis pontos de tomada de pressão em cada face do cilindro. O cilindro
deverá ser imerso no escoamento e suas tomadas de pressão realizadas por um
manômetro inclinado de tubo em U, o manômetro multi-tubo. No presente experimento
foi utilizado um cilindro com seção transversal de dimensões 2,5 x 5,0 x 2,5 x 5,0 cm.
Em uma folha de dados, o aluno deverá esboçar o gráfico da distribuição de pressão.
Então, a partir das observações feitas anteriormente para os dois casos da placa plana, o
aluno deverá concluir que a maior contribuição do arrasto, no caso do cilindro, é devido
a presença de uma esteira. Portanto, uma integração direta da pressão fornecerá com um
bom grau de precisão a força resultante sobre o corpo.
A geometria do escoamento e a distribuição de pressão obtida são mostrados na Figura
3. A força resultante calculada foi de 0,571 N; o Cd obtido foi de 1,5.
4.3 Perfil de Camada Limite
O objetivo primordial dessa seção é familiarizar o aluno com alguns conceitos básicos
de camada limite e de turbulência (Schlichting, 1979). Outro objetivo deste experimento
é apresentar ao aluno uma técnica de medição mais sofisticada, que é a anemometria de
fio quente (Bruun, 1995). Aliada à utilização deste instrumento, o aluno poderá elucidar
fenômenos de escoamento de camada limite turbulenta, verificando parâmetros
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importantes como o perfil logarítmico da região completamente turbulenta, a influência
da rugosidade da superfície na espessura da camada limite e no nível de turbulência,
bem como a dissipação da turbulência com o desenvolvimento do escoamento.
No tratamento dos dados, é interessante notar a possibilidade de se obter o atrito na
parede através da inclinação da reta que define a região logarítmica. Fenômenos como o
de não-deslizamento, que deve ser constatado exclusivamente por via experimental,
poderão ser observados.
O experimento consiste em instalar um sensor de fio quente que relaciona a velocidade
do fluido à variação de tensão. Com auxílio de um posicionador de sensores, o aluno
obtém o perfil de uma seção normal da superfície do túnel de vento. Preferencialmente
o sensor deverá ser deslocado por um instrumento com precisão mínima de um
milímetro. Com um anemômetro de fio quente, medições de perfil médio de velocidade
e de intensidade turbulenta devem ser realizadas a intervalos de um milímetro tomados
a partir da parede. Medições de vários perfis devem ser efetuadas em posições
longitudinais diferentes.
As medidas deverão ser realizadas até que a velocidades atinja um padrão uniforme,
praticamente constante, caracterizando deste modo o término da camada limite. Com os
dados obtidos e apresentados graficamente numa forma linear, o aluno poderá verificar
que: i) na parede a velocidade tende para o valor zero, ii) a espessura da camada limite
varia ao longo da direção x segundo a potência 0,8 de x, iii) a intensidade turbulenta
passa por um máximo próximo à parede.
A seguir o aluno deverá apresentar novamente os resultados em um gráfico mono-log.
Aparecerão então uma região linear onde vale a lei da parede (Schlichting, 1979) e uma
região tipo cossenoidal onde vale a lei da esteira de Coles (Hinze, 1975). Da lei da
parede, o aluno poderá calcular o atrito na parede (Schlichting, 1979).
Como experimento complementar, a prática descrita acima poderá ser repetida para um
escoamento que se desenvolve sobre uma superfície rugosa. Neste caso, o aluno deverá
especializar a equação acima do atrito na parede para este caso. O resultado das
medições para a camada limite é apresentado na Figura 4. Para uma velocidade de 6 m/s
obtivemos um valor típico de δ= 2cm. O valor do atrito na parede foi estimado em Cf/2
= 0,0092.
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4.4 Medida de força de arrasto sobre um corpo via balanço da quantidade de
movimento
O objetivo deste experimento é a medição da força de arrasto sobre um corpo. Os
conceitos abordados aqui concentram-se na utilização da equação da conservação da
quantidade de movimento na forma integral (Fox e McDonald(1995),
Schlichting(1979)).
Após colocar o mesmo cilindro retangular utilizado na experiência 2 no interior do túnel
de vento, o aluno deverá obter perfis de velocidade média do escoamento em duas
estações: a montante e a jusante do corpo. Estas estações comporão as faces anterior e
posterior do volume de controle considerado. No presente trabalho, utilizaremos um
anemômetro de fio quente para levantar o perfil de velocidade na esteira. Com relação
ao tratamento dos dados, o método utilizado consiste no balanço integral da quantidade
de movimento. Os perfis de velocidade obtidos serão, então, integrados num domínio
discretizado ao redor do corpo, num volume de controle cuidadosamente escolhido.
Estes resultados fornecem os valores de quantidade de movimento, força de arrasto e
coeficiente de arrasto, os quais podem ser comparados com os valores obtidos na
experiência proposta anteriormente. Os perfis de velocidade medidos são mostrados na
Figura 5. O arrasto calculado foi de 0,546 N, o Cd foi de 1,56. Compare os valores aqui
obtidos com aqueles da Figura 3.
4.5 Geração de vórtices ao redor de um corpo
O fenômeno descrito pelas instabilidades que se desenvolvem na região da esteira
formada por um corpo será estudado neste experimento. O padrão do escoamento na
região estudada consiste de fluidos em alta rotação, com alta voracidade local.
Para a realização do experimentos, coloca-se um cilindro com 2,2 cm de diâmetro no
interior do túnel. A seguir, com o anemômetro de fio quente, e a uma distância de 3,5
vezes o diâmetro do cilindro, percorre-se transversalmente toda a região da esteira com
intervalos de 1 mm. As medidas devem ser tomadas a uma certa distância do cilindro
para fugir da zona de recirculação, situando-se em uma região de intensidade turbulenta
inferior a 30\%. Durante o percurso, valores de velocidade média e de intensidade
turbulenta deverão ser coletados. Deve-se durante todo o experimento observar o sinal
analógico do fio quente no osciloscópio.
Com as medições efetuadas, o aluno deve preparar gráficos em escalas lineares da
velocidade e da intensidade turbulenta. Nestes gráficos fica clara a estrutura da esteira,
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com ênfase especial para os picos de intensidade turbulenta. A freqüência da geração de
vórtices pode ser observada diretamente na tela do osciloscópio. Os perfis de velocidade
e de intensidade turbulenta medidos são mostrados na Figura 6.
Através da análise espectral do sinal, o aluno pode construir um gráfico bilogarítmico da
energia espectral da turbulência versus a freqüência. A Figura 6 ilustra o sinal tomado
em três posições transversais distintas. Na linha de simetria imediatamente atrás do
cilindro (y/r=0) aparecem dois picos grandes decorrentes da passagem das maiores
escalas. A medida que a distância aumenta, o sinal fica mais limpo. Em y/r=8, aparece
apenas um grande pico localizado aproximadamente em 70 Hz. Com a velocidade do
escoamento, e o diâmetro do cilindro, pode-se então calcular o tamanho típico das
grandes escalas e o número de Strouhal, aqui avaliado em 0,2. Este número indica o
tempo característico da convecção com relação ao período de passagem das grandes
escalas. A lei da potência de Kolmogorov, a lei de potência de -5/3, para o espectro de
transferência da energia turbulenta também pode ser observada nesse experimento.
5. CONCLUSÃO
No início do trabalho colocou-se como objetivo a concepção de experimentos simples e
baratos que proporcionassem aos alunos a oportunidade de apropriar-se de conceitos
importantes em mecânica dos fluidos. No conjunto de experimentos aqui proposto,
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tocou-se em conceitos relativos à medidas de velocidade e vazão, de pressão, de camada
limite, de força de arrasto, de intensidade turbulenta e de frequência de geração de
vórtices. Além disso, fenômenos clássicos como os de camada limite, esteira ao redor de
um corpo, princípio de conservação da quantidade de movimento na forma integral, as
forças provocadas pelo atrito superficial e pelas forças de pressão, enfim, muitos dos
efeitos viscosos e de pressão que atuam sobre um corpo imerso em um fluido foram
experimentados, levando o aluno à constituir um entendimento do fenômeno.
Os experimentos podem ser realizados com um nível bastante baixo de investimentos,
requerendo para sua execução de instrumentação relativamente simples; além disso, eles
podem ser ministrados para alunos de graduação e de pós-graduação, constituindo-se
num núcleo básico de conhecimentos específicos a serem adquiridos.
Na realidade, os experimentos aqui propostos vem sendo realizados de forma rotineira
na Escola de Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro (EE/UFRJ) e no
Instituto de Pesquisas Alberto Luís Coimbra (COPPE/UFRJ), possuindo grande apelo
entre os alunos. Os cursos que abordam aspectos experimentais são populares e atendem
uma demanda altamente reprimida.
Agradecimentos. Durante a execução deste trabalho, os autores tiveram o privilégio de
contar com os ensinamentos dos Profs. Maria Helena Silveira e Atila P. Silva Freire.
NAB agradece o CNPq pela concessão de uma bolsa de estudos durante a execução
deste trabalho.
6. REFERÊNCIAS
[1] Branco, N. A., O Projeto de um Túnel de Vento de Baixa Velocidade e Baixa Intensidade
Turbulenta, Projeto de Final de Curso, Escola de Engenharia da UFRJ, 1997.
[2] Bruun, H. H., Hot-wire Anemometry, Oxford Universy Press, 1995.
[3] Carneiro, F. L., Análise Dimensional e Teoria da Semelhança e dos Modelos Físicos,
Editora da UFRJ, Rio de Janeiro, 1993.
[4] Crespo, L. C., Programa de aquisição e tratamento de dados para o cálculo da intensidade
turbulenta em um túnel de vento, Projeto de Final de Curso, Escola de Engenharia da UFRJ,
1997.
[5] Fox, R. W. e McDonald, A. T., Introdução à Mecânica dos Fluidos, LTC, 4ª Ed., 1995.
[6] Hinze, J. O., Turbulence, McGraw Hill, 1975.
[7] Schlichting, H., Boundary Layer Theory, McGraw Hill, 1979.
[8] White, F., Fluid Mechanics, McGraw Hill, 1986.
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Novas Tecnologias e Métodos Medievais:
Como resgatar o debate para a sala de aula?
Protásio Dutra Martins2
Claudio Freitas Neves3
Carmen Lúcia L. Maidantchik2
Introdução
No momento em que se valoriza a produção acadêmica dos professores universitários,
quando os parâmetros de avaliação da qualidade dos cursos privilegiam os trabalhos
publicados (às vezes em periódicos internacionais que as próprias universidades não
têm recursos para assinar …), quando as próprias universidades e o ensino superior
como um todo estão sendo questionados e debatidos pela sociedade, parecia oportuno
fazer uma viagem ao passado, mais precisamente à Idade Média, quando a instituição
Universidade estava em sua infância. Semelhante a uma pesquisa psicológica sobre o
inconsciente coletivo institucional, talvez viéssemos a descobrir as raízes de supostos
problemas ou então isolar as qualidades que garantiram a sobrevivência desta instituição
por mais de 800 anos.
Voltando ao século XIII, uma das figuras que mais se destacaram na época foi S.Tomás
de Aquino. Nascido em 1225, ingressa para a Ordem dos Pregadores de S.Domingos em
1244 e faz seus estudos teológicos em Colônia entre 1248 e 1252. Em 1252, aos 27
anos, ele começa a lecionar na Universidade de Paris como bacharel. Nesta época, os
mestres seculares – o título máximo então era o de Magister – contestam o direito dos
religiosos ensinarem nas universidades, travando-se a disputa através de panfletos,
alguns dirigidos especificamente a Tomás como De novissimorum temporum periculis.
Em 1256 obtém a licença de teologia e passa a ensinar como mestre. Sua obra é
composta por 54 trabalhos, publicados entre 1254 e 1273, incluindo comentários,
artigos isolados e compêndios (RASSAM, 1969).
Naquele episódio percebe-se que a discussão sobre a qualificação de quem pode ensinar
na universidade não é assunto contemporâneo. Se nos transferirmos para o ambiente
eminentemente religioso da época, de um lado colocava-se o ensino de Teologia, como
atividade mais elevada e exigindo maior preparação, e de outro lado colocava-se o
ensino das Artes. No primeiro caso, para o indivíduo atingir a posição de mestre,
deveria apresentar três bacharelados e depois submeter-se a um debate (disputatio)
solene. No segundo caso, havia apenas um bacharelado.
Quanto à produção científica de S.Tomás de Aquino, considerando as condições sociais,
técnicas e filosóficas da época, assim como as dificuldades para redação, reprodução e
divulgação de textos, ela impressiona pela sua extensão. Mesmo se ele fosse avaliado de
acordo com os critérios atuais da CAPES, ainda assim sua produção científica seria
considerada excelente.
Este fato serviu de pretexto para olhar numa outra direção: o que motiva um professor a
produzir artigos e livros? Isto é uma característica pessoal ou fruto de uma cultura
(portanto fenômeno coletivo)? Qual o papel dos estudantes neste processo? A produção
2
3
Depto.Eng.Naval EE-UFRJ/COPPE-Oceânica
COPPE-Oceânica-UFRJ
14
científica é um fim em si mesmo ou é simples sub-produto de um processo intelectual
mais profundo?
O Ensino na Idade Média e na escola contemporânea
O primeiro passo desta reflexão iniciou-se com a comparação entre os sistemas
pedagógicos na Idade Média e na universidade contemporânea (tomando como exemplo
o ensino de graduação e de pós-graduação nas engenharias naval e hidráulica costeira).
A estrutura didática na Idade Média fundamentava-se em duas dinâmicas: a lectio (ou
exposição) e a disputatio (ou debate) (BOEHNER e GILSON, 1996).
No primeiro caso (lectio), o mestre lia, apresentava ou explicava um determinado
assunto, as questões eram então formuladas, comentários eram redigidos. Ou seja,
existia a mesma dinâmica das aulas atuais, onde o professor expõe as lições para que os
alunos estudem e ele redige apostilas (que eventualmente são transformados em livros).
A dinâmica ensino-aprendizagem é construída sobre uma relação bipolar professoraluno, no qual o conhecimento é retido pelo professor e o aluno deve obter (e
reproduzir) este mesmo conhecimento. Nesta relação, é indiferente o estágio de
conhecimento em que o aluno se encontra e, para o professor, é preferível admitir que o
aluno seja completamente ignorante sobre o assunto da aula.
No segundo caso (disputatio), o debate era desenvolvido em torno de uma afirmativa ou
questão e conduzido por um ou mais mestres; as posições a favor ou contrárias à
afirmativa eram discutidas e colecionadas, no final, por um um dos mestres que
determinava a solução. Havia vários níveis de debates, alguns realizados regularmente a
cada quinze dias, ou em épocas festivas religiosas (Páscoa, Natal). Ao curso deste
método, os alunos e os mestres exercitavam o raciocínio lógico, bem como sua própria
criatividade e capacidade de reunir conhecimentos diversos para a argumentação. Esta
dimensão educacional foi eliminada do ensino de graduação e apenas sobrevive de
modo frágil na pós-graduação como as defesas de tese e, eventualmente, exames de
qualificação de doutorado. A dinâmica ensino-aprendizagem passa a ser sobre uma
relação multipolar e o conhecimento novo é atingido ou construído sobre a base de
conhecimento dos participantes do debate.
A participação nos debates solenes era obrigatória para a formação de mestre e a
manutenção desta posição dependia do desempenho das pessoas nesses torneios
intelectuais. A partir dos debates, eram redigidas obras que congregavam o
desenvolvimento lógico das questões (Summa) colocadas ao longo.
Alguns séculos ainda iriam se passar antes que fosse aceito que o conhecimento poderia
também ser atingido por via empírica; as aulas experimentais assumem gradativamente
a partir do século XIX um papel preponderante na formação profissional de nível
superior. Contudo, o nível de exigência criativa dos alunos vem diminuindo e, nos dias
de hoje, esta técnica didática assume características predominantes de treinamento, em
vez de serem meios de instigar a curiosidade intelectual dos alunos ou oportunidades
para o trabalho em equipe.
Finalmente, na segunda metade do século XX, com o advento dos métodos numéricos
como ferramentas de investigação, novas técnicas educacionais passam a ser
necessárias. Apresentados às vezes como panacéia capaz de resolver (milagrosamente)
os problemas, os modelos numéricos substituem a experimentação, encobrem o
conhecimento que está embutido na formulação teórica e conceitual e, em geral, não são
15
usados em toda sua potencialidade como ferramentas para estudos de cenários
(exatamente o que os torna atraentes) e desenvolvimento de capacidade de análise e
crítica pelos alunos. O conhecimento desloca-se então do professor para o modelo e a
relação de aprendizagem passa a ser aluno-máquina.
O Quadro 1 resume estes diferentes aspectos de abordagem educacional, abstraindo-se
dos objetos de estudo (filosofia e engenharia) de cada época (medieval e
contemporânea), exceto pelo fato de que ambas disciplinas envolvem o raciocínio
lógico dedutivo. A pergunta que se coloca então é: como as novas tecnologias serão
incorporadas a um processo educacional, cujo objetivo principal continua sendo a
aprendizagem do aluno e a geração do conhecimento?.
Quadro 1: Resumo comparativo das técnicas educacionais.
Atividade
Idade Média
Idade
Contemporânea
Comentários
Lectio
Sim
Sim
ensino centrado
no professor
Disputatio
Sim
Não
raciocínio lógico, participação ativa de aluno e professor
Empiricismo
Não
Sim î
raciocínio prático,
treinamento do aluno,
orientação do professor
Modelagem
Numérica
Não
Sim ì
raciocínio analítico,
treinamento do aluno
Obs: Os símbolos ì e î indicam tendências de uso crescente ou decrescente.
A Tecnologia da Informação e o Debate Acadêmico
Um dos fatores a promover o distanciamento do debate das salas de aula no passado
relativamente recente foi o aumento sensível do volume de informações técnicas
incorporadas às diversas áreas do conhecimento, reconhecidas como avanços
tecnológicos necessários de serem transmitidos aos alunos. Não só o tempo de aula se
tornou mais congestionado, mas também a variedade de módulos novos incorporados
aos currículos tornaram-se em impeditivos do exercício da argumentação como mérito
cultivado no processo ensino-aprendizagem. Paradoxalmente os avanços na área da
informática passam agora a oferecer um horizonte favorável à recuperação desses
valores acadêmicos esquecidos.
Sob a designação “Computer Supported Co-operative Work -- CSCW” alguns projetos
de pesquisa marcaram a busca da facilitação do trabalho assíncrono de grupos
conectados em rede de computadores. Abrangendo desde a coordenação da interação
entre os membros, até a disponibilização de repositórios com as informações de
interesse comum aos grupos de trabalho, estes sistemas têm sido objetos de
16
desenvolvimento especialmente na área de Negócios (KUNZ, W.; RITTEL, H.,1970;
CSCW’94).
O repositório organizado das informações de trabalho da equipe representa
essencialmente a memória comum do grupo, à qual os membros podem recorrer para
consolidar posições, referenciar decisões anteriores e retomar pontos em aberto. A
coordenação das atividades da equipe passa por estabelecer ações possíveis e controlar
consistentemente o fluxo de ações esperadas dos membros, em acordo com a sua função
na equipe. Esta última função compreende o reconhecimento de um código de
atividades, de uma hierarquia de funções e de agendas cronológicas estabelecendo a
dinâmica; a implementação do sistema computacional de apoio exigirá outros níveis de
controle e coordenação do fluxo de dados no sistema; protocolos e padrões.
No ambiente do ensino acadêmico as pesquisas têm determinado caminhos
exploratórios para as tecnologias da informação (redes e informática) de modo a
evidenciar a discussão técnico-científica como o alicerce vital da aprendizagem e da
consolidação de negociações (ARAVENA,1998). Neste campo as interações entre os
indivíduos pressupõe um nível aberto de cooperação predominantemente igualitária,
onde a contribuição e competência de cada membro é vista como pertinente e
potencialmente positiva e sua interferência no andamento do processo é tomada por
consenso. Assim é na pesquisa cooperativa e na ação cooperativa visando metas
estabelecidas. Neste contexto, a coordenação de ações, o controle automatizado e a
monitoração do grupo, têm importância secundária em relação à troca franca das
informações a partir dos diversos ângulos técnicos sobre o tema comum de interesse
coletivo. Os elementos essenciais de controle podem ser tratados de forma tácita,
deixando à estruturação do repositório a maior contribuição a ser oferecida através dos
sistemas informatizados. Observe-se aqui uma dinâmica análoga àquela adotada no
disputatio medieval.
Por meio de um convênio entre a UFRJ e a IBM, o Lotus Notes passou a ser
disponibilizado para os projetos da área de Engenharia, vinculados ao Projeto ReengeUFRJ (MARTINS P. D,1996). Este sistema se propõe a oferecer meios para a
administração das informações de grupos de trabalho, organizadas em bancos de dados
não-refereciais associados às atividades do grupo e disponibilizadas aos usuários com
privilégios diferenciados de uso, em acordo com a idealização funcional da equipe. Na
área da Engenharia Naval a plataforma Lotus Notes foi utilizada para a estruturação e
registro da discussão de negociação no processo de projeto de embarcações planadoras,
constituindo esta a primeira investida do Programa de Engenharia Oceânica da COPPE,
no âmbito da pesquisa de doutorado em Metodologias de Projeto do Navio
(ARAVENA,1998). A partir desta experiência o Notes passou a ser planejado como
uma ferramenta de apoio ao ensino de projeto, tendo em vista sua potencialidade como
fonte consistente para as informações do processo decisório de projeto, a partir da qual a
consulta ao histórico registrado no Banco de Dados do projeto, pudesse servir como
apoio ao aprendizado da disciplina (MARTINS P.D., ARAVENA REYES,J.A.,1998).
A experiência com o Notes permitiu também instalar um projeto para o estímulo à
discussão técnico-científica na área de ensino de mestrado , em que se instalou um
fórum estruturado para a participação coletiva dos alunos do curso Dinâmica de
Escoamentos Geofísicos, pautada por desafios propostos na disciplina. Caberia aos
alunos então argumentar a favor ou contra uma afirmativa inicial, buscar e comentar
referências bibliográficas, identificar sites na Web que fossem pertinentes ao assunto.
Caberia ao professor responder algumas questões, corrigir o rumo das discussões se
fosse necessário e sugerir outras perguntas. Ao final de um período estabelecido os
17
alunos deveriam redigir um resumo, que por sua vez dava origem a outro ciclo de
debates, desta vez envolvendo alunos mais avançados, professores ou mesmo ex-alunos
da COPPE. A avaliação dos alunos era feita pela pertinência técnica da contribuição,
interesse que trazia para a discussão e assiduidade no fórum.
A Tecnologia Lotus Notes
O Lotus Notes é um gerenciador de informações para grupos de trabalho que não
necessariamente se encontram em uma mesma localização. Através do Notes, um grupo
de profissionais pode compartilhar informações através da rede de computadores, em
qualquer parte do mundo. O principal objetivo do Notes é apoiar as atividades de coleta,
organização e compartilhamento de dados.
Todas as informações que o Notes manipula são armazenadas em bases de dados,
localizadas em uma ou mais servidoras Notes do sistema ao qual um usuário faz parte.
Os usuários só têm acesso às servidoras e suas respectivas bases de dados em que
possuem autorização. O Notes permite uma estruturação do trabalho através da
definição de pastas de trabalho, às quais são associadas as bases de dados. Portanto, ao
abrir uma pasta de trabalho, o usuário pode acessar diferentes bases de dados. As bases
de dados podem ter diferentes características e, portanto, o Notes oferece diversos
templates para facilitar a sua criação. Alguns exemplos são apresentados a seguir:
•
•
•
•
•
Base de Dados de Discussões: utilizada por um grupo de trabalho para compartilhar suas idéias e
opiniões. Um usuário pode navegar através dos tópicos da discussão, responder à contribuição dos
outros colegas e propor novos tópicos a serem discutidos. O histórico da discussão é preservado na
base de dados.
Base de Dados “Server Web Navigator”: oferece um fácil acesso às informações do World Wide
Web através do servidor Notes conectado à Internet (InterNotes). Esta base de dados atua tanto como
um repositório para documentos resgatados através da Internet, como uma “porta” de entrada para
explorar a Internet.
Base de Dados de Referências Bibliográficas: armazena referências a documentos para serem
acessados por um grupo de trabalho. Permite a criação de um índice para facilitar a busca a uma
determinada informação.
Base de Dados de Base de Dados: armazena informações sobre as bases de dados de um servidor
Notes, permitindo que um usuário identifique uma base de dados do seu interesse e peça ao
administrador da base de dados permissão de acesso.
Base de Dados de Mensagens Eletrônicas: permite o envio e o recebimento de mensagens
eletrônicas através do Notes. Também incorpora mecanismos de agenda e cronograma, facilitando a
gerência do tempo de trabalho, o agendamento de reuniões e a delegação de trabalho.
Cada base de dados é associada a um ícone que informa o seu nome, o número de
arquivos ainda não lidos e a descrição do servidor onde ela se encontra. Ao abrir uma
base de dados, o usuário tem acesso a informações dos documentos que a base possui e,
ao abrir o documento, o usuário tem acesso ao seu conteúdo.
A entrada de informações, ou seja, a criação de novos documentos em uma base de
dados, é realizada através de três tipos de formulários: principal (corresponde às
informações de primeiro nível), resposta e resposta a resposta. O Notes oferece um
recurso, denominado Doclink, que permite conectar documentos, ou seja, dentro de um
documento pode-se fazer uma referência a outro documento, não necessariamente
localizado na mesma base de dados. O Notes também permite importar e exportar
arquivos na composição de documentos.
O Notes oferece dois importantes mecanismos: gerência da concorrência, que permite
que vários usuários trabalhem com uma mesma base de dados, lendo, criando e
alterando documentos; e contole de acesso, que garante a segurança dos dados no Notes
18
ao determinar o nível de acesso (leitor, autor, editor, gerente, etc.) que cada usuário tem
em relação às bases de dados.
Lotus Domino Server
O Lotus Domino Server corresponde a um servidor Web que reúne diversas ferramentas
de apoio ao desenvolvimento de aplicações Web para publicar, de forma segura e
interativa, as diversas informações, geradas por vários autores de uma organização.
Portanto, o Domino estende a funcionalidade do Notes ao disponibilizar as aplicações
na Internet ou em uma Intranet..
A Experiência de Ensino com o Notes
Dois projetos acadêmicos foram desenvolvidos no Programa de Engenharia Oceânica da
COPPE (pós-graduação) e no Departamento de Engenharia Naval da Escola de
Engenharia (graduação), ambos na UFRJ: um associado à Disciplina de Dinâmica de
Escoamentos Geofísicos e outro à disciplina Metodologia de Projeto, respectivamente.
O Grupo de Discussão em Dinâmica de Escoamentos Geofísicos (DEG)
O fórum DEG é composto pelos seguintes ítens:
•
•
•
•
discussão, que contém os tópicos (perguntas, comentários, tarefas, respostas e respostas a respostas)
das discussões eletrônicas;
resumos, redigidos pelos integrantes da equipe de trabalho;
referências bibliográficas, que reúnem os títulos de livros, periódicos e diversas publicações que
serviram de referência aos tópicos discutidos pelo grupo, incluindo comentários pertinentes;
enlaces hipertextuais a informações na Internet, obtidos ao longo da discussão.
Ao acessar as discussões, o usuário do DEG visualiza diferentes ícones que permitem:
criar uma nova questão à discussão, inserir um resumo, enviar mensagens ao suporte
técnico, acessar resumos, enlaces e referências já cadastrados e voltar à página
principal.
19
Figura 1: Tópicos das Discussões do Fórum DEG.
A idéia do Grupo de Discussão surgiu como tentativa para reabilitar, em sala de aula, a
dimensão perdida do debate e da produção coletiva do conhecimento. Exemplos de
perguntas que iniciaram os debates são: “Como se pode realizar uma experiência que
comprove, com segurança, que a Terra gira em torno de seu eixo?” ou “Por que
aparentemente, na Natureza, a energia transfere-se das menores freqüências para as
maiores freqüências?”.
As dificuldades para implantação deste sistema transcendiam as dificuldades que podem
ser classificadas como “rotineiras” na UFRJ:
q
dificuldade de acesso;
q
falta de ambiente adequado para o trabalho intelectual;
q
incompatibilidade de horários entre os alunos.
Estas “dificuldades” sinalizavam exatamente para uma solução tecnológica que
permitisse a participação assíncrona como o Notes. Outra categoria de dificuldades,
mais sutil, se apresentava:
q
falta do hábito de exposição oral ou escrita;
q
falta da disciplina de ouvir o colega;
q
falta de motivação ou iniciativa para buscar uma informação nova;
q
falta de auto-estima do aluno ou excesso de timidez;
q
falta de preparo do professor como facilitador de um debate;
q
falta de habilidade do professor para motivar o aluno.
Estas “dificuldades” sinalizavam para uma abordagem diferente em relação ao processo
educacional, que valorizasse o debate e o desenvolvimento de atitudes, posturas e
valores compatíveis com o que se espera da formação universitária.
20
Metodologia de Projeto
No contexto da Engenharia Naval foi desenvolvido um protótipo de ferramenta de apoio
ao Projeto do Navio em que se objetivava tratar do projeto de uma embarcação
planadora (lancha), com uma equipe de três especialistas e um projetista coordenador da
equipe.
Levando-se em conta a evolução tecnológica na área da comunicação e informática em
geral (redes computacionais, multi-meios, etc.) e ainda que os objetos de engenharia do
futuro tendem a crescer em sua complexidade tecnológica, nas diversas áreas, esta
experiência inaugurou o desenvolvimento de métodos, técnicas e ferramentas adequados
à perspectiva tecnológica que envolverá um engenheiro no futuro: lidar com vários
especialistas, trabalhar em equipe multidisciplinar e, eventualmente, coordenar as ações
da equipe na direção da solução de um problema, fazendo uso extensivo das novas
tecnologias (MARTINS P.D., ARAVENA REYES,J.A.,1998).
O escopo neste trabalho diz respeito ao Ensino e à Aprendizagem do engenheirando, na
prespectiva de sua atuação profissional ou como membro especialista de uma equipe de
projeto, ou como projetista coordenador, responsável pelo processo de projeto. A
formação deste profissional, requer o aprendizado teórico de como se dão as relações de
influência entre os domínios tecnológicos do objeto, e das relações de competência
entre os profissionais responsáveis por agregar ao processo este conhecimento.
Requisita o desenvolvimento de competência em representar e reconhecer a
representação do objeto-solução, através dos diversos modelos evolutivos de projeto,
além do aprendizado dos códigos contidos nos modelos de domínio tecnológico
específicos – sub-modelos de projeto – e das relações de dependência entre os
elementos destes sub-modelos e dos demais, de modo a permitir contemplar os efeitos
das decisões de projeto.
O registro do processo documenta a geração de alternativas de solução para os diversos
problemas ao longo do processo, envolvendo essencialmente a forma do casco do navio.
Aspectos estéticos e técnicos da geometria foram tratados nas argumentações, através de
programas-ferramenta, executados dentro do próprio ambiente Notes.
O problema central do projeto da forma da lancha foi tratado coletivamente através de
um processo de negociação, em que todas as argumentações pertinentes iam sendo
armazenadas no repositório do Notes/Projeto. Este histórico representa assim o material
de apoio, a ser utilizado pelos alunos da disciplina de Projeto do Navio no
reconhecimento da metodologia de projeto deste tipo de embarcações. A título de
ilustração a figura 2 mostra a informação armazenada através da argumentação técnica
do hidrodinamicista em dado momento no processo de negociação da solução.
O registro do histórico de projeto representa uma documentação formal do processo do
projeto, o qual pode ser utilizado tanto para dirimir dúvidas quanto à propriedade de
decisões, mas também possibilita uma vivência, para os estudantes da disciplina, do
processo e do método adotado pelo projetista-coordenador, bem como das técnicas
adotadas pelos especialistas, na análise do problema e na negociação com os demais
membros da equipe.
21
Figura 2: Quadro de decisões do Projeto de Navio
Discussão
O Notes se revelou um sistema bastante completo oferecendo diversas facilidades para
construir aplicações e para publicá-las na Internet. Os diversos mecanismos de
segurança providos tornam entretanto o sistema substancialmente pesado no caso de
informações publicadas sem restrição de acesso. Outras aplicações na Internet, foram
desenvolvidas utilizando tecnologia alternativa ao Notes (Web /HTTP, cgiparse, etc.),
para apoio a equipes de trabalho cooperativas distribuídas (MARTINS, P.D.;
MAIDANTCHIK, C,1998). Através da experiência adquirida vislumbra-se uma
possível integração das tecnologias, ou seja a união dos mecanismos oferecidos pelo
Notes e a flexibilidade das aplicações Web numa combinação que usufrua o melhor de
ambas tecnologias.
As experiências desenvolvidas consolidaram a visão de que o estímulo ao debate, no
caso do DEG, e a viabilização do registro das decisões coletivas, estruturadas em torno
das argumentações associadas, no caso de projetos interdisciplinares de engenharia,
estabelece uma dinâmica bastante positiva nas atividades cooperativas e permite
planejar a estruturação do repositório de informações em franca sintonia com as
necessidades acadêmicas dos projetos. Em ambas as iniciativas constrói-se um acervo
que é fruto da participação coletiva de alunos de graduação e pós-graduação, cuja
consulta é didaticamente estimulada para os demais alunos dos cursos correlatos.
Se por um lado ampliou-se a efetividade do acesso ao material gerado em experiências
acadêmicas anteriores, por outro, reincorporou-se a dinâmica do debate aberto,
22
academicamente balizado, às rotinas dos cursos e aulas. Isto produz uma re-alimentação
estimulante ao trabalho de busca da informação e de sua transformação em
conhecimento consolidado pelos alunos, de forma coletivamente referenciada, bem
como um ponto de referência na Intranet onde este material e esta dinâmica podem ser
compartilhados.
A tecnologia embutida nestas plataformas computacionais (Notes e WWW) permite
hoje voltar a enfocar a dinâmica do processo de ensino-aprendizagem no aluno,
tornando-o mais ativo na busca e no processamento da informação para a construção do
conhecimento, coletivamente referenciado. Permite também que seja instalada a
perspectiva da visão interdisciplinar, através do reconhecimento das fronteiras e da
interação com especialistas técnicos nesses domínios. Esta parece ser a abordagem
acertada para a formação dos recursos humanos do futuro.
O papel do “mestre” também deixa de ser o provedor e avalisador do conhecimento útil,
caracterizado pelas grades curriculares densas de atividades de preleção, para se tornar o
de coordenador de um processo de construção do conhecimento, que pode (e deve) ser
divisado como de sustentação coletiva na turma, em que seu próprio conhecimento
especializado estará sendo expandido. Tudo isto sem a rigidez absoluta de grades
horárias.
Porém, talvez mais significativo em termos exclusivamente tecnológicos no panorama
atual, venha a ser a aproximação e a incorporação destas tecnologias, que hoje dominam
a perspectiva econômico-social que envolve o exercício profissional futuro de nossos
alunos, sem o risco de transformá-las na nova referência técnico-científica essencial de
sua formação acadêmica.
Conclusões
Resgatam-se agora os questionamentos colocados na introdução deste trabalho. Embora
não se tenha respostas definitivas para as provocações da reflexão inicial, após a
experiência relatada algumas convicções podem ser firmadas.
A produção acadêmica docente é resultado de um esforço individual, porém motivada
por uma cultura que valoriza tal produção. A participação discente é fundamental neste
processo produtivo, pois ela serve ao mesmo tempo como motivação para o trabalho do
professor e como geradora constante de um questionamento, de um novo olhar sobre o
conhecimento estabelecido. Esta experiência permitiu observar que a motivação dos
alunos na busca de informações e na expansão de seu conhecimento, é notória, a partir
da utilização das ferramentas construídas para estímulo à discussão. Novas fontes foram
encontradas e avaliações do material referenciado foram desenvolvidas.
Neste processo dinâmico, permanentemente renovado de ensino-aprendizagemformação, o debate continua sendo a única forma válida para construir o conhecimento.
Esta forma de trabalho vem desde o início da Universidade e não é uma característica
medieval: ela remonta ao início da construção do saber em todas as grandes
civilizações.
A tecnologia (nas escolas) não pode eliminar este processo, sob risco dela própria ser
aniquilada pela falta de criatividade ou pela apatia das pessoas. Não se pode tampouco
ignorar as diversas condições da vida moderna, que impõem um ritmo de vida bastante
diverso daquele existente no meio universitário medieval. Por este motivo, a própria
23
tecnologia que modificou o estilo de vida do homem moderno, deve também resgatar
aquilo que é mais fundamental na vida acadêmica.
Através de um recurso tecnológico (Lotus Notes) conseguiu-se arquitetar uma situação
educacional que, além de produzir conhecimento e exigir habilidades específicas dos
alunos, incentivou também novas atitudes e posturas.
Finalmente, percebeu-se que a produção científica acadêmica ganha uma dimensão mais
rica na geração de novo saber, quando ela é engendrada em um ambiente dinâmico de
troca de conhecimentos e de oposição de visões, ao contrário de quando ela é colocada
como um fim em si mesmo:
Referências Bibliográficas
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Coletivo da Forma de Embarcações de Planeio, Tese de DSc, COPPE/UFRJ,
Programa de Engenharia Oceânica, abril de 1998.
BOEHNER, Philotheus e GILSON, Etienne. História da Filosofia Cristã. Petrópolis: Ed. Vozes, 1995. 6ª
edição, p. 355-359.
KUNZ, W.; RITTEL, H. “Issues as Elements of Informations Systems”, working paper
131, INST. Urban and Regional Development, University of California at
Berkley, 1970.
MARTINS P. D.;Relatório Parcial do REENGE-UFRJ;
Relatório Parcial de
Andamento oferecido na rede WWW. <http://www.ufrj.br (Projetos)>. Nov
1996; <http://www.peno.coppe.ufrj.br/peno/reenge/reenge.htm> Abril 1997.
MARTINS P.D., ARAVENA REYES,J.A.; Usando Hipertextos como uma Ferramenta de Apoio ao
Ensino de Metodologias de Projeto , XXVI Congresso Brasileiro de Ensino de Engenharia
COBENGE´98, São Paulo, outubro de 1998.
MARTINS, P.D.; MAIDANTCHIK, C.; LEMOS, L. T.; SEIXAS, J. M. de ; A Remote
Knowledge Repository System for Teaching and Learning, International
Conference on Engineering Education, ICEE´98, Rio de Janeiro, agosto de 1998
RASSAM, Joseph. Tomás de Aquino. Biblioteca Básica de Filosofia. Lisboa: Edições 70, 1969.
REENGE-UFRJ, Reenge-Oceânica, Cobenge’98,
SENGE, Peter. A Quinta Disciplina. São Paulo: Ed. Best Seller, 1998.
CSCW’94-Proceedings of the ACM 1994 Conference on Computer Supported Cooperative Work, Chapel
Hill,N.C.,USA,1994.
http://descartes.peno.coppe.ufrj.br/debates/
Manual do Lotus Notes Express, Lotus Development Corporation, Cambridge, 1993.
Lotus Domino Welcome Guide - release 4.5, Lotus Development Corporation, Cambridge, 1997.
Help On-line do Lotus Notes
24
25
IV ENCONTRO DE ESNINO DE ENGENHARIA UFRJ − UFJF
O comportamento da evasão nos cursos de graduação em
engenharia da escola de minas da universidade federal de
ouro preto (1990-1994)
Adilson Pereira dos. SANTOS*
Universidade Federal de Ouro Preto − Diretoria de Ensino
Rua Cláudio Manuel, 23 Ouro Preto – CEP 35.400-000 - MG – Brasil −
[email protected]
Bolsista PICDT/Fundação CAPES − UFOP
Resumo
O trabalho discute a necessidade de investir na realização de pesquisas acerca da evasão
escolar no Ensino de Graduação. A maioria dos estudos existentes sobre a evasão escolar, dão
ênfase ao Ensino Fundamental, verificando-se, assim, uma lacuna no que se refere ao seu
conhecimento no ensino superior. Neste trabalho são apresentados os primeiros achados de uma
pesquisa que vem sendo realizada pelo autor no Programa de Pós-Graduação em Educação da
UFMG, acerca da evasão nos cursos de Engenharia de Minas, Geológica, Metalúrgica e Civil
da Escola de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto.
Abstract
The work discusses the need to invest in the accomplishment of researches concerning the school
escape in the Teaching of Graduation. Most of the existent studies on the school escape, they
give emphasis to the Fundamental Teaching, being verified, thus, a lacuna in what refers to its
knowledge in the higher education. In this presented healthy work the first discoveries of a
research that it comes being accomplished by the author in the Program of Masters degree in
Education of UFMG, concerning the escape in the courses of Engineering of Minas, Geológica,
Metalúrgica and Civil of the School of Minas of the Federal University of Ouro Preto.
Breves considerações sobre a evasão escolar
O fenômeno da evasão, que se configura como uma das formas de manifestação do
fracasso escolar, é um tema já bastante explorado no campo educacional. Diversos
estudos foram e vêm sendo desenvolvidos a esse respeito, entretanto, quase todos
relacionados ao ensino fundamental.
Alguns desses estudos, associam a evasão, bem como a repetência/retenção e outras
formas de manifestação do fracasso escolar, ao processo de democratização do acesso
nesse nível de ensino, verificado no Brasil a partir da década de sessenta, quando o país
verificou um saltou significativo de matrículas no ensino fundamental.
Ocorreu uma expressiva ampliação da oferta de vagas, dissociada da garantia de reais
condições de permanência e sucesso a um contingente expressivo dessa clientela, seja
em decorrência de fatores econômicos-sociais, culturais, psicológicos, pedagógicos
entre outros.
Diferentemente do que ocorre em relação ao ensino fundamental, o fracasso escolar
refletido pela evasão, quando relacionado ao ensino superior, só recentemente vem
merecendo atenção por parte dos estudiosos. Os estudos desenvolvidos que discutem a
evasão no ensino de graduação, em proporção ao que ocorre com o ensino fundamental,
ainda são insuficientes ao real dimensionamento que comporta o problema. Estes
*
Mestrando do Programa de Pós-Graduação em Educação da Fac. de Educação da UFMG.
26
estudos tenderam a se avolumar a partir das décadas de oitenta e noventa, mesmo que
anteriormente a estas décadas alguns trabalhos pontuais já houvessem sido
desenvolvidos nesta perspectiva.
A produção científica que trata do tema, já pôde revelar aspectos importantes acerca da
evasão no ensino superior. É possível, por exemplo, dizer que há um consenso de que o
fenômeno da evasão de estudantes de graduação seja, talvez, um dos mais complexos
problemas do ensino superior, no qual estão implicados componentes de ordem sócioeconômica, pessoal e institucional.
Algumas pesquisas realizadas destacaram, entre outros aspectos, que em determinados
cursos/áreas/instituições, os percentuais de evasão são de fato, preocupantes. Já
revelaram inclusive que, tal como ocorre no ensino fundamental, também no ensino
superior, o problema da garantia de condições para permanência a uma boa parcela
daqueles que ingressam neste nível de ensino se coloca presente.
As pesquisas acerca do tema indicam que a evasão se manifesta em, no mínimo, duas
dimensões, por iniciativa do próprio sujeito ou decorrente de fatores institucionais −
exclusão. Com relação a sua forma de manifestação, a evasão pode acontecer por
cancelamento de matrícula, abandono, transferência, etc. Alguns dos trabalhos
desenvolvidos já construíram o perfil do aluno que evade, identificando suas principais
causas; outros já localizaram os pontos de estrangulamento em que ocorre a evasão, etc.
Com base no exposto, é possível inferir que os estudos já realizados sobre a evasão no
ensino superior, já ofereceram uma significativa contribuição para o conhecimento
acerca deste fenômeno. Entretanto, novos trabalhos devem ser realizados, tendo em
vista a sua melhor compreensão.
Na Universidade Federal de Ouro Preto − UFOP, a evasão vem sendo investigada no
contexto do seu Programa de Avaliação Institucional, integrado ao Programa de
Avaliação Institucional das Universidades Brasileiras − PAIUB, através do qual varias
pesquisas vêm sendo realizadas sobre os diversos indicadores de desenvolvimento do
ensino de graduação, tais como: taxas de matrícula, diplomação, retenção, tempo de
permanência dos diplomados, qualificação docente, etc.
Com relação à evasão foram desenvolvidas três pesquisas. A primeira delas [1],
realizada em 1995, fez um levantamento do número de estudantes que abandonaram os
cursos da Instituição no período compreendido entre 1984 e 1993. A segunda1, realizada
em 1996 pesquisou os índices de diplomação, retenção e evasão em relação as duas
gerações de estudantes ingressados em 1986. A terceira pesquisa [2], por sua vez,
investigou estes mesmos indicadores para as turmas de ingressantes de a partir do 1º
semestre de 1990 até o 2º de 1997.
Essas pesquisas realizadas na UFOP indicaram a existência de percentuais importantes
de evasão em determinados cursos/áreas, sendo a situação mais aguda nos cursos de
Filosofia, História e Engenharias: de Minas, Geológica, Metalúrgica e Civil.
1
Contribuição da UFOP à Pesquisa Nacional desenvolvida pela Comissão Especial para Estudos Sobre a
Evasão nas Instituições Públicas de Ensino Superior.
27
2 .Considerações metodológicas
Neste trabalho está sendo apresentado o comportamento da evasão verificada nos cursos
de Engenharia durante o período compreendido entre o 1º semestre de 1990 até o
segundo de 1994. Apoiou-se na metodologia “de fluxo ou de acompanhamento de
estudantes” utilizada por uma Comissão Nacional [3] que investigou a evasão em várias
Instituições Públicas de Ensino Superior Brasileiras − IPESB2.
A população atingida pela pesquisa compreendeu o conjunto dos estudantes ingressados
entre o 1º semestre de 1990 e o 2º de 1994. Nem todas as turmas estudadas já atingiram
o prazo previsto para diplomação3. Eventualmente algum estudante que aparece como
retido, poderá hoje, já estar desligado da Universidade por formatura ou abandono de
curso. Os cursos estudados prevêem 10 (dez) semestre para diplomação.
3. A evasão nos cursos de Engenharia da Escola de Minas da UFOP (1990 -1994)
Os percentuais de retenção, diplomação e evasão levantados nestes cursos, são bem
próximos daqueles encontrados pela Comissão Especial, em seu estudo nacional
realizado em 1996.
Tabela I − Evasão na UFOP e na Pesquisa Nacional (Em %)
PESQUISA
CURSOS
Eng. Minas
Eng. Geológica Eng. Metalúrgica
Eng. Civil
55
69
47
33
Ufop
Pesquisa Nacional
54
51
50
43
Fonte: Diretoria de Ensino e Pesquisa Nacional sobre a Evasão nas IPESB.
* O curso de Eng. Geológica está sendo comparado aos de Geologia.
INDICE
Nicolau A. Branco e Mila R. Avelino
Novas Tecnologias e Métodos Medievais: Como resgatar o debate para a sala de aula?
Protásio Dutra Martins, Claudio Freitas Neves e Carmen L. L. Maidantchik
14
O Comportamento da Evasão nos Cursos de Graduação em Engenharia da Escola de
Minas da Universidade Federal de Ouro Preto (1990-1994).
Adilson Pereira dos. Santos
Modelos Coletivos para o Ensino de Engenharia com Auxílio das Redes de
Computadores
2
Essa metodologia propõe acompanhar os alunos ingressantes em um curso e semestre específicos, até o
prazo máximo para sua integralização curricular, conforme estabelecido por legislação própria.
3
Os dados apresentados em relação as turmas de ingressantes a partir do segundo semestre de 1993 não
representam a situação final do fluxo do alunado, refletem tal situação, conforme cadastro geral dos
estudantes da UFOP em junho de 1998.
28
Reestruturaação do Ensino de Engenharia no Departamento de Mecânica Aplicada e
Estruturas da Universidade Federal do Rio de Janeiro
Cristina Haguenauer e Sílvio Souza Lima
Práticas de Laboratório para Ensino de Resistência dos Materiais e Comportamento das
Estruturas
Cristina Haguenauer
Transformações no ensino de engenharia: a valorização dos aspectos pedagógicos
Vanderlí Fava de Oliveira e Ricardo Manfredi Naveiro
O Perfil da Avaliação Discente na Escola de Engenharia da UFRJ
Jorge Luiz do Nascimento e Eduardo G. Serra
Um Modelo de Laboratório de Sistemas de Controle
João Carlos Basílio
Visão Histórica como Fator de Motivação no Aprendizado da Teoria Geral das
Projeções
Cheng, L. Y., Petreche , J. R. D. e Santos, E. T.
Projeto geométrico de uma ponte no ensino do desenho técnico
Cheng, Liang Yee; Petreche, João Roberto Diego;
Santos, Eduardo Toledo;Ferreira, Sérgio Leal;
Cardoso, Luíz Reynaldo de Azevedo ; Kawano, Alexandre.
O perfil da avaliação discente na Escola de Engenharia da UFRJ
Jorge Luiz do Nascimento, Eduardo Gonçalves Serra
Básico x Profissional: proposta de unidade dialética na superação
de impasses no ensino de engenharia
Osvaldo Pereira Filho, Jomar Gozzi
Multidisciplinaridade do uso da matemática na Engenharia
Irionson Antonio Bassani, Flávio Kieckow, Ruben Panta Pazos
O método dialético para a formação de uma consciência crítica
Ensino de engenharia e tecnologia educacional
Ana Magda Alencar Correia, Ângela Dias Velasco
Modernização do ensino e da pesquisa em Engenharia Elétrica
na Universidade Presbiteriana Mackenzie
Sandra M. Dotto Stump, Luiz S. Zasnicoff
José Cubero Allende, Maria Helena Silveira, Silvio de Souza Lima, Fernando Amorim
Apontamentos para uma discussão sobre interdisciplinaridade
29
Estilos de Ensino e de Aprendizagem de Professores
APRENDIZAGEM
Estudantes
UFJF
III EE
NCSU
Sensorial
95,2%
77,8%
59,0%
Intuitivo
4,8%
22,2%
39,0%
Sens + Int
0,0%
0,0%
02,0%
Visual
81,0%
88,9%
74,0%
Auditivo
19,0%
11,1%
25,0%
Vis + Aud
0,0%
0,0%
01,0%
Indutiva
33,3%
50,0%
37,0%
Dedutiva
66,7%
50,0%
63,0%
Ind + Ded
0,0%
0,0%
0,0%
Reflexiva
47,6%
38,9%
48,0%
Ativa
52,4%
61,1%
49,0%
Refl + At
0,0%
0,0%
03,0%
Sequencial
90,5%
88,9%
76,0%
Global
9,5%
11,1%
24,0%
Seq + Gl
0,0%
0,0%
0,9%
UFJF: Workshop sobre Ensino de Eng. na UFJF, 1986
III EE: III Encontro de Ensino de Eng. Itaipava, 1997
NCSU: North CarolinaState University (Felder, 1994)
Fonte: Organizado pelo autor
- QUADRO 02 -
Alerta-se que os resultados apresentados nestes quadros não devem ser usados para
conclusões definitivas, visto que, para isto a coleta de dados mereceria uma melhor
elaboração. No entanto, pode-se verificar que tais resultados não diferem muito dos
obtidos nas pesquisas conduzidas pelo professor Felder. Também fica evidente nestes
levantamentos, que há conflitos entre os estilos de ensino dos professores e o estilo de
aprendizagem dos estudantes, aliás, este conflito é perceptível no dia a dia do ensino de
Engenharia.
Por fim, para que se possa buscar melhorias efetivas no ensino e na aprendizagem na
Engenharia, além dos aspectos relacionados à Pedagogia, há que se dar atenção ao que
se relaciona à Psico Pedagogia, onde as questões de Estilos, de Ensino e de
Aprendizagem, são apenas uma parte.
O conhecimento e a aplicação de métodos e técnicas pedagógicas bem estruturadas,
devem ser aliados a um melhor entendimento dos processos cognitivos que levam à
aprendizagem, assim como, das diferenças que existem entre os estudantes em termos
de estilos de aprendizagem, habilidades desenvolvidas e fatores motivacionais, entre
outros. Isto pode, pelo menos, contribuir para superar algumas simplificações que são
feitas na referência ao estudante que, à luz do seu desempenho, às vezes são
considerados (ou se consideram) “inteligentes” ou “burros”, ou ao professor como tendo
ou não tendo “didática” e até mesmo à famigerada estória onde “professor finge que
ensina e o aluno finge que aprende”.
30
Bibliografia
ABENGE - Associação Brasileira de Ensino de Engenharia. Brasília: Boletim No
10, agosto 1998
ARANTES, Eduardo Marques. Uma experiência de curso de didática de ensino
superior para professores da Escola de Engenharia da UFMG. Anais do
Congresso Brasileiro de Engenharia – COBENGE 98, São Paulo, 1998
pp 2381-2395 – CD ROM.
BRINGHENTI, Idone O Ensino na Escola Politécnica da USP: Fundamentos
para o Ensino de Engenharia. São Paulo: EPUSP, 1993
FELDER, R M & PORTER, R L Teaching Effectiveness for Engineering
Professors. Coletânea de trabalhos dos autores publicada pelo Collegge
of Engineering, North Carolina State University, 1994.
FELDER, R M & SILVERMAN, L. K. Learning and Teaching Styles. Journal of
Engineering Education by the American Society for Engineering
Education – ASEE, EUA, 1988. 78 (7), 674-681
MYERS, I. B. & MYERS, P. B. Gifts Differing. Consulting Psychologists Press,
Palo Alto, Califórnia, 1980. 217p.
TELLES, Pedro C. da Silva. História da Engenharia no Brasil. Rio de Janeiro:
Claveiro, 2a Ed.1994. 2v.
31
ANEXO
ESTILO DE ENSINO
Nas questões abaixo, assinale a opção que mais se aproxima ou é mais enfatizada no seu
ESTILO DE ENSINAR a(s) sua(s) disciplina(s). Quando as duas opções satisfizerem, assinale a que
você prefere:
01. Tipo de informação que é enfatizada:
q abstrata – conceitual, teórico
q concreta – fatos, exemplos concretos
02. Modo de apresentação dos conteúdos:
q verbal – ênfase na explanação oral, leituras, etc.
q visual – ênfase nos quadros, diagramas, etc.
03. Organização da apresentação dos conteúdos:
q dedutiva - do geral para o particular (dos princípios para os fenômenos)
q indutiva - do particular para o geral (dos fenômenos para os princípios)
04. Participação do aluno na aula:
q ativa –os estudantes fazem tarefas e participam de atividades que repassam o conteúdo, na maior
parte do tempo
q passiva – na maior parte do tempo os estudantes ouvem e copiam
05. Forma de transmissão do conteúdo:
q global - assunto é apresentado contextualizado e globalmente (a floresta)
q seqüencial - assunto é apresentado etapa a etapa, em partes continuadas (árvore a árvore)
Tabela II − Fluxo dos estudantes conforme o curso (1990/1 a 1994/2)
Semestre
Ingressantes
Retidos
Diplomados
Nº
%
Nº
%
229
59
25,8
44
19,2
Eng. de Minas
Eng. Geológica
222
58
26,1
11
5,0
Eng. Metalúrgica
240
55
22,9
72
30,0
Eng. Civil
251
81
32,4
88
35,0
Evadidos
Nº
%
126
55,0
153
68,9
113
47,1
82
32,6
Fonte: Diretoria de Ensino.
4. O comportamento da evasão nos cursos de Engenharia da Escola de Minas da
UFOP
A pesquisa desenvolvida na Escola de Minas da UFOP, demonstrou a existência de
quatro formas predominantes de manifestação da evasão: a reopção de curso4; o
abandono seguido de novo ingresso via vestibular em outro curso da Universidade, a
transferência para outra Instituição de Ensino Superior − IES e o abandono do curso e
da Instituição. Com relação à reopção, é importante ressaltar que ocorre na Instituição
um grande movimento de flutuação5 de alunos no interior dos cursos pesquisados. O
estudo revelou que uma significativa parcela da evasão encontrada é resultante desta
4
5
Possibilidade de transferência interna em cursos de uma mesma área.
Mudança do curso que o aluno vinha freqüentando, conforme ingresso.
32
movimentação; na Engenharia de Minas (34,2%), na Geológica (41,1%), na Metalúrgica
(35,3%) e na Civil (20,5%), utilizaram desta modalidade de desligamento de seus cursos
de origem.
Nesse movimento de flutuação o curso de Engenharia Civil aparece como o preferido
pelos evadidos dos outros três, o curso de Minas surge como a segunda opção, a
Metalúrgica aparece como 1ª opção para os evadidos de Civil e a Geológica surge como
3ª opção para Minas, Metalúrgica e Civil. O curso de Engenharia Geológica é aquele em
que o maior volume de alunos fazem reopção para uma outra Engenharia.
A saída do curso seguida de reingresso via novo vestibular é um comportamento
bastante discreto, foi realizada por apenas 21 dos 480 evadidos. Nestes casos os alunos
abandonaram a Engenharia para cursarem Ciência da Computação (52,6%), Letras
(21,1%), Farmácia (15,8%), Nutrição (5,3%) e Direito (5,3%).
Outra forma de evasão observada, foi a saída por transferência para outra IES, no
entanto, não foi possível examinar neste estudo para que tipo de instituição destinaram
os evadidos. No período coberto pela pesquisa, a transferência não foi observada na
Engenharia Geológica6, teve um comportamento regular na Engenharia de Minas, com
destaque apenas em relação ao segundo semestre de 1994. No curso de Engenharia
Metalúrgica esta mesma regularidade foi verificada, com destaque para os primeiros
semestres de 1991 e de 1993. Foi na Engenharia Civil que a saída por transferência teve
um maior destaque (14,8%).
Dentre todas as modalidades de evasão, a saída do curso e da Instituição, foi a que mais
se destacou: na Engenharia de Minas (55,6%), na Geológica (54,2%), na Metalúrgica
(52,2%) e na Civil (58,0%). As figuras (I, II, III e IV) ilustram os dados descritos.
Figura I
Movimentação dos evadidos do curso de Engenharia de Minas
(1990/1 a 1994/2)
60
50
40
30
20
10
0
Eng.Geo
6
Eng.Civ
Eng.Met
Outros
Transf
Aband
A inexistência de evasão por transferência neste curso deve se dar em decorrência do fato de não haver
outro curso no Brasil com este nome.
33
Figura II
Movimentação dos evadidos do curso de Engenharia Geológica
(1990/1 a 1994/2)
60
50
40
30
20
10
0
Eng.Min
Eng.Civ
Eng.Met
Outros
Transf
Aband
Figura III
Movimentação dos evadidos do curso de Engenharia Metalúrgica
(1990/1 a 1994/2)
60
50
40
30
20
10
0
Eng.Geo
Eng.Civ
Eng.Min
Outros
Transf
Aband
Figura IV
Movimentação dos evadidos do curso de Engenharia Civil
(1990/1 a 1994)
70
60
50
40
30
20
10
0
Eng.Geo
Eng.Met
Eng.Min
Outros
Transf
Aband
5. Considerações Finais
Ao longo do desenvolvimento deste trabalho, ficou constatado que os índices de evasão
levantados no estudo não diferem daqueles apresentados por outras pesquisas, o que
sugere haver condicionantes comuns da evasão nestes cursos, nas várias IES’s onde são
oferecidos.
Na UFOP, a evasão foi assim observada:
34
• do curso, quando o estudante abandona seu curso de origem por reopção ou
abandono do sistema de ensino superior;
• por transferência, quando o estudante transfere para outra IES permanecendo no
mesmo curso;
• do sistema, quando o estudante desliga-se abandonando o sistema de ensino superior;
• da instituição, quando o estudante deixa a IES, por transferência ou abandono do
sistema de ensino superior.
Isto demonstra a tese já por muitos defendida de que a definição de evasão é mais
complexa do que se possa imaginar.
Considerando a reopção e o ingresso via novo vestibular como a permanência do
estudante, os percentuais de evasão na UFOP seriam minimizados, o que por sua vez,
não elimina a necessidade de investigar tal movimento.
Analisando o comportamento da evasão nos cursos estudados, ficou constado que a
evasão na Escola de Minas da UFOP, traz consigo características bem próprias. No
curso de Engenharia Geológica, por exemplo, no qual a deserção é mais aguda, parece
haver uma predisposição da maioria dos seus alunos pelo abandono para outros cursos
da UFOP. O curso parece funcionar como a “porta mais fácil” de acesso a uma outra
Engenharia, preferencialmente a Civil. Na Engenharia Civil, curso mais almejado pelos
reoptantes (evadidos das outras Engenharias), percebe-se que a modalidade preferencial
de seus evadidos é pela transferência para outras IES’s.
Finalizando, dadas as especificidades deste trabalho, que é uma primeira aproximação
ao fenômeno da evasão verificada nos cursos de graduação em Engenharia da Escola de
Minas da UFOP, cumpre destacar que, longe de pretender apresentar conclusões
acabadas, o mesmo se limitou a fazer algumas indicações que possam estimular a
realização de novos estudos que venham melhor desvelar características inerentes à
evasão. É preciso ter consciência de que ao fenômeno da evasão está envolvido uma
possível multiplicidade de fatores que se relacionam ao próprio sujeito/estudante, ao
curso e à instituição, além daqueles sócio-econômicos/externos.
6. Referências Bibliográficas
[1] SANTOS, A. P. et. alli. (1995) − Números da Graduação. Diretoria de Ensino
Universidade Federal de Ouro Preto. Ouro Preto.
[2] SANTOS, A. P. (1998) − Retenção, diplomação e evasão nos cursos de Graduação
da UFOP: Subsídios para avaliação. Diretoria de Ensino Universidade Federal de
Ouro Preto. Ouro Preto. mimeo.
[3] Diplomação, retenção e evasão nos cursos de graduação em Instituições de Ensino
Superior Públicas. (1996) − Relatório Comissão Especial para Estudos sobre Evasão
nas Universidades Públicas Brasileiras,
35
Modelos Coletivos para o Ensino de Engenharia com Auxílio
das Redes de Computadores
Instituto de Ciências Exatas da Universidade Federal de Juiz de Fora
Campus Universitário - Juiz de Fora, MG, Brasil
CEP 36036-330
[email protected]
Resumo
Este trabalho apresenta uma discussão de algumas propostas para sistemas de ensino em rede e
apresenta perspectivas para a utilização das redes no contexto da construção coletiva de
conhecimentos, onde há uma participação ativa de um grupo, o qual reforça ou modifica o
conhecimento que está sendo considerado como referência de estudo.
No trabalho são apresentadas algumas abordagens utilizadas para o ensino auxiliado pelas redes, assim
como novas perspectivas que se baseiam na necessidade de considerar o processo social de construção do
conhecimento como elemento chave para a exploração eficiente da redes de computadores.
Introdução
As Redes de Computadores têm se tornado muito importantes nos últimos anos. Na
atualidade redes LAN (Local Area Network) estão sendo muito utilizadas em entidades
públicas e privadas. De forma similar as redes WAN (Wide Area Network), hoje
comunicam usuários localizados a distâncias extremamente grandes sem grandes erros e
com uma rapidez suficiente para viabilizar aplicações como o ensino à distância,
medicina à distância, teletrabalho e outras. Tal grau de massificação e interconexão é
possível devido aos avanços tecnológicos obtidos na área de redes durante os últimos
anos. A comunicação, utilizando as redes está permitindo o surgimento destas novas
aplicações e algumas estão redefinindo o papel dos computadores na vida das pessoas.
Outras simplesmente repetem formas tradicionais de realizar uma atividade com o
auxílio das redes o que permite superar as barreiras geográficas que impediam sua
utilização em grandes áreas. Se considerarmos que a maior parte das transmissões
atualmente é realizada a uma taxa de 10 Mbps (Megabits por segundos), o suficiente
para fazer um download eficiente de um arquivo na rede ou realizar uma conexão rápida
com outro computador no ponto oposto do planeta, perceberemos que os impedimentos
para novas abordagens de atividades realizadas com o auxílio da rede não são técnicos,
pois a capacidade de transmissão das redes de fibra ótica está na faixa de 650 Mbps [1],
permitindo pensar as aplicações sem pensar nas barreiras técnicas de transmissão.
Porém, especificamente em relação à utilização das redes no ensino, temos visto surgir
um conjunto de novas tendências que parecem não explorar o potencial das redes ao
apresentar propostas tecnológicas mas do que abordagens conceituais para sua
utilização.
Ambientes como o WWW (World Wide Web) tem ajudado muito na tarefa da
divulgação das redes, atraindo o interesse dos alunos para trabalhar, pesquisar, acessar
informação relevante para suas disciplinas ou simplesmente formar parte desta cultura
que está tomando conta das universidades. Nos Laboratórios da UFRJ, por exemplo, a
maior parte do tempo dos alunos nos computadores é utilizado para acessar a Web
através de navegadores como o Netscape ou Internet Explorer. Porém, em termos de
aplicações para grupos ou groupwares4, a Web ainda se mostra limitada [2], e as
4
Sistemas Computacionais que deslocam a ênfase do abstrato (software) para o grupo (groupware)
36
aplicações para o ensino que podem ser desenvolvidas só serão capazes de formalizar
algumas das atividades das relações sociais que surgem na dinâmica coletiva de ensinoaprendizado. A perspectiva coletiva do ensino começa por identificar quais as relações
entre os membros de um grupo de alunos (as turmas) ou entre eles e a instituição
educadora (a universidade ou escola). Posteriormente, tais relações são formalizadas em
protocolos, permitindo que tais relações sejam auxiliadas através de programas e
algoritmos para redes. Os protocolos representam as regras do jogo, quer dizer,
estabelecem um domínio de ações válidas para todos os membros. O objetivo dos
protocolos é representar, no domínio do groupware, algumas das relações coletivas que
surgem da dinâmica ensino-aprendizagem. Por tal motivo, as redes serão entendidas
aqui como a dimensão técnica dos coletivos de ensino (redes de atores - redes de
computadores).
Abordagens Baseadas na Tecnologia das Redes
Das diversas aplicações encontradas na literatura que utilizam as redes de
computadores, podemos colocar os Depósitos Estáticos de Informação, como a primeira
geração de aplicações. Em tais depósitos, textos contendo parte da informação utilizada
nos cursos (apostilas, artigos etc.) é disponibilizada para os alunos. Estas abordagens
não só são estáticas como não configuram um sistema computacional, pois utilizam a
rede (principalmente a Web) como um lugar para publicar informação. Na melhor das
hipóteses eles podem representar uma estrutura hipertextual de conhecimentos, onde as
informações são ordenadas de acordo com categorias ou tópicos. No fundo, eles
reproduzem as apostilas e os livros no formato digital. A conotação de estático, pode-se
traduzir como a propriedade do hipertexto de não mudar durante sua vida na rede. Por
exemplo, se um documento foi editado em um formato hipertextual (HTML, HyperText
Markup Language), e depositado na rede, e nenhuma modificação for realizada nele
durante sua vida útil, o documento é estático. Se todos os documentos de uma estrutura
são estáticos, tal estrutura pode ser considerada estática. Os primeiros esforços de
utilizar a rede para disponibilizar informação foram baseados em abordagens estáticas,
pois a possibilidade de modificar os conteúdos das informações era pequeno e não
estava acessível para todos os autores. Sistemas de ajuda on-line (Help do Windows),
como os presentes em diversos ambientes de software e alguns sistemas hipermídias,
também são baseadas em abordagens estáticas.
Outra segunda categoria é formada por alguns sistemas de Ensino a Distância que
utilizam as redes de computadores. Por exemplo, a Videoconferência tem-se tornado
extremamente utilizada como metáfora para o ensino a distância. A base desta
abordagem é tecnológica, quer dizer, se baseia no uso da tecnologia como eixo central
da metodologia do ensino, deixando em segundo plano a análise das metodologias
educacionais ou de propostas conceituais que possam melhorar as relações dos alunos
distantes. A Telepresença, base conceitual da videoconferência, é de grande utilidade
para o ensino à distância, mas não podemos afirmar que as metodologias de ensino terão
grandes contribuições só através da utilização desta tecnologia, pois na prática o que se
está fazendo é reproduzir o método tradicional de aula expositiva, que já sofreu grandes
críticas e pode ser substituído por iniciativas com maior repercussão que utilizam a
televisão, como por exemplo, os programas Tele-Curso Segundo Grau, onde os
conteúdos transmitidos são a essência do debate e não se discute sobre as redes de
televisão, sendo que em termos tecnológicos, a semelhança com as redes de
computadores é bastante grande.
37
Abordagens Baseadas em Coletivos
A construção de Espaços Virtuais, é uma abordagem mais sofisticada que permite
recriar uma infra-estrutura existente a partir de uma lógica de programas para redes de
computadores (por exemplo, chat-room, salas de matrículas, etc.). Outras aplicações
permitem reproduzir toda uma estrutura de informações e conhecimentos que pode ser
construída de forma gradual. Neste caso, nas experiências com as Árvores de
Conhecimento do PEnO5, o conhecimento é gradualmente desenvolvido pelos alunos e
professores, sendo que a informação depositada na rede considera hipertextos (muitos
deles são estáticos) em estruturas hipertextuais dinâmicas e programas ou rotinas de
cálculo que geram ou modificam novos hipertextos como parte dessa estrutura
hipertextual [3]. Um fato relevante é que, embora esta abordagem considera uma parte
importante da dinâmica do ensino-aprendizagem, ainda não inclui formalismos para
protocolar as relações coletivas que surgem nela.
Um tipo de abordagem que, embora não considere formalmente um protocolo de
ensino-aprendizagem, é a chamada Discussão Estruturada, bastante normalizada e
muito utilizada por grupos que compartilham os mesmos interesses. As discussões
estruturadas podem ser entendidas como discussões que são realizadas sobre uma
estrutura pre-definida para estabelecer a relação entre as contribuições de cada membro
da discussão. Na sua forma mais simples, uma discussão estruturada pode ser realizada
mediante listas de discussão (mailing list), onde através de um sistema de correio
eletrônico, uma contribuição pode ser associada a outra, mediante um replay ou resposta
ao remetente de uma mensagem. Os news também são estruturados dessa forma, com a
diferença de que em vez de receber um e-mail, os usuários acessam o servidor news
para obter a informação. No caso da mailing list, não há um registro central permanente
da discussão; ela é acompanhada por cada usuário de forma separada. Outro tipo de
discussão estruturada é oferecida na forma de uma base de dados template chamada
Discussion dentro do ambiente Lotus Notes. Esta base de dados estabelece a relação
New Topic, Response e Response To Response, de forma a esclarecer o que significa
cada contribuição. Na UFJF, no grupo de Redes de Computadores do Departamento de
Desenho Técnico e Projetivo, são utilizadas discussões estruturadas como um elemento
centralizador do debate para algumas disciplinas, garantindo que o conhecimento que
surge a partir da dinâmica da discussão, fica registrado para que futuros alunos possam
continuar a contribuir nela.
Dadas as características de desenvolvimento do Lotus Notes, a template discussion pode
ser modificada para reproduzir estruturas que considerem elementos menos ambíguos,
pois na sua forma original, uma resposta a um novo tópico de uma discussão pode
significar muitas coisas, como por exemplo: uma pergunta, uma crítica, um comentário
etc.
5
Programa de Engenharia Oceânica da UFRJ
38
Fig. 1.- A discussão da Turma de Redes no Lotus Notes (UFJF/DDTP/NGT).
Uma experiência de Discussão Estruturada interessante foi desenvolvida no PEnO, na
disciplina de Dinâmica de Escoamentos do curso de mestrado de Engenharia Costeira,
onde inicialmente foi utilizada a estrutura padrão do Lotus Notes, mas no
desenvolvimento do curso foram progressivamente estabelecidos os diversos
significados para as contribuições; desta forma, na discussão se sabia o que era uma
pergunta, uma resposta, um comentário etc. Paralelamente, uma espécie de protocolo
informal de ensino foi definido para o grupo da seguinte forma: os alunos recebem uma
pergunta sobre um tema específico da disciplina para ser respondido até uma
determinada data; por exemplo, 10 semanas. Durante esse tempo os alunos trocam toda
sorte de informações através da discussão na forma de comentários, ou fazem perguntas
para seus colegas ou para o professor, ou respondem perguntas deles, adicionam
bibliografias, enlaces hipertextuais da Web e outras infomações. Uma vez atingido o
prazo final para encerrar a discussão, os alunos devem preparar uma resposta-resumo da
pergunta inicial que deve ser colocada em outra discussão onde além dos membros
iniciais, existem outros membros convidados, os quais são oriundos de períodos mais
avançados da pós-graduação, ou de programas de outras universidades fora do Brasil. A
discussão ainda é acompanhada de reuniões presenciais, onde são abordados temas da
metodologia e outros relacionados às disciplina e às perguntas centrais da discussão.
Atualmente, o processo de discussão das perguntas está aberto só para os alunos da
turma, enquanto a discussão dos resumos é aberta para alunos e convidados,
diferenciando dois níveis para os trabalhos: o preparatório (a discussão da turma) e o
resumo onde são apresentados como trabalhos finalizados para discussão dos
convidados. Nas discussões estruturadas, o importante é a estrutura, o protocolo está
principalmente associado com a relação entre os membros do coletivo.
39
Fig. 2.- A Base de Dados DEG da disciplina de Escoamentos Dinâmicos.
No caso do ensino do projeto de engenharia, a proposta de um sistema computacional
de auxílio ao projeto [4] serviu para capturar a construção de conhecimento dos
envolvidos com o projeto. Este sistema propõe uma estrutura de conversações,
incluindo uma discussão que considera elementos como problemas, soluções,
alternativas, perguntas, comentários, adendos etc., de modo que o processo de
construção do conhecimento fica registrado como uma estrutura cronológica de
conhecimento que os alunos podem consultar para aprender o porquê e o porque não
dos objetos. Os protocolos aqui utilizados para as atividades coletivas passam por
definir sobre em que condições uma pessoa pode participar da discussão, passando pela
alocação de pessoas para realizar tarefas específicas, com a sua dinâmica e os resultados
obtidos, até o processo de negociação entre os membros da equipe. Os protocolos
utilizados, embora sejam formalismos de certa maneira limitados, oferecem um registro
de conhecimento que reproduz o seu histórico. Este sistema é de grande importância no
projeto porque permite extrair conhecimento da prática do projeto, oferecendo uma
abordagem progressista de ensino, onde o conhecimento é construído e modificado por
todos os atores, os quais negociam e registram o que será entendido como conhecimento
nesse processo. Experiências no ensino com esta perspectiva progressista ainda não
foram realizadas.
Abordagem com Protocolos Coletivos: Projetos da UFJF
Na UFRJ, o trabalhos publicados na Web não eram previamente avaliados, nem
seguiam algum formato. Haviam trabalhos que demoravam ser visualizados, com
figuras enormes, utilizando letras e formatos diferentes, quer dizer, não havia um padrão
a ser seguido. Afora essas dificuldades, os trabalhos, que eram elaborados por alunos,
podiam conter dados incorretos, como traduções erradas, informações insuficientes ou
desnecessárias etc. Enfim, estes trabalhos eram publicados na Web sem ser revisados
nem criticados, o que levou a concluir que não poderiam ser utilizados como referências
40
acadêmicas, pois não se tinha nenhuma garantia de que o que estava disponível era
resultado de um esforço coletivo ou um consenso acadêmico sobre o tema.
Pensando nessa realidade surgiu a idéia de se montar uma metodologia de avaliação de
produção acadêmica, como trabalhos de pesquisa, projetos, monografias, papers etc.,
onde no final do processo, o trabalho seria (ou não) publicado na rede. A solução
escolhida foi reproduzir um Peer Review: um processo de revisão coletiva de
documentos utilizados em alguns periódicos, como por exemplo, o Ergonomics.
O Processo começa quando um dos autores do trabalho, chamado de depositário,
requisita a abertura de um processo através da rede. Para isto, ele deve-se cadastrar
enviando através do sistema, algumas informações básicas (nome, endereço, e-mail).
Nesse momento são apresentadas para o depositário as regras a serem seguidas durante
o processo (formato, escopo do trabalho, prazos etc.) e ele também é convidado a
escolher, a partir de uma lista de nomes, o editor para quem deseja submeter seu
trabalho. O editor é uma espécie de coordenador que atuará como vínculo entre os
autores, representados pelo depositário, e as comissões para avaliação consideradas ao
longo do processo. O editor faz uma primeira leitura do trabalho para aceitá-lo, rejeitálo ou devolvê-lo aos autores para que sejam realizadas modificações, caso o conteúdo
seja considerado insuficiente para ser publicado. Se o trabalho é aceito, o editor define
um júri que vai avaliar o mérito do trabalho. O júri é uma espécie de banca a ser
escolhida de uma lista de membros registrados, com atribuições e capacidades para
responder e avaliar sobre aquele determinado assunto do qual o trabalho trata. A
composição da banca será discutida mais adiante.
Posteriormente, o trabalho é avaliado pelo júri, que pode reprovar ou aprovar sua
publicação. Aqui são considerados alguns critérios básicos: adequação ao formato,
respeito às normas bibliográficas, mérito, relevância, etc. A decisão do júri passa por
um processo de votação ponderada, onde cada item tem um peso e a soma dos pesos é
comparada com o mínimo requerido para que o trabalho seja publicado ou recomendado
para modificações.
O resultado da votação ponderada é enviada para o editor, que nesse momento define,
de forma similar à anterior, um novo júri para comentar o trabalho. O trabalho é
analisado pelos Comentadores, os quais submetem seus comentários para revisão ao
editor, de modo a garantir a convergência ao tema central do trabalho.
Os comentários aceitos pelo editor são adicionados ao trabalho submetido ao processo,
e paralelamente enviados para o depositário, que dentro de prazos definidos
previamente, os responde fechando a cadeia de discussão.
Finalmente, o trabalho é apresentado na rede, para referência acadêmica ou acesso de
leitura, permitindo ainda uma avaliação anônima dos leitores do trabalho.
A idéia do Peer Review na Rede não é simplesmente formalizar a cadeia de edição e
revisão de um trabalho, ela envolve a visão da construção coletiva do conhecimento.
Por exemplo, na composição das bancas de júri é possível incluir novos membros à
medida que trabalhos deles sejam aceitos. A estrutura autor-comentador-avaliador é
uma estrutura hierarquica que pode ser alcançada de várias formas. Por exemplo, um
autor pode produzir uma quantidade de trabalhos suficientes para ser promovido a
comentador, ou uma pessoa de grande notoriedade pode ser indicada por mérito etc.
Principalmente aqui, quer-se garantir que as bancas não sejam fechadas e permitam a
reciclagem dos conhecimentos, porém nada garante que esta estrutura será imparcial e
41
ética. Isto nos leva a pensar em futuras mudanças, de modo a considerar estruturas mais
democráticas de construção do conhecimento. Este é o lado social da pesquisa.
Considerações Finais
As diversas abordagens para o ensino através de redes de computadores baseiam-se na
exploração da tecnologia. Algumas ferramentas são associadas a estudos de educadores,
porém, reproduzem práticas tradicionais, amplamente criticadas e com pouca
preocupação nos coletivos. As redes, por sua parte permitem melhoras para os sistemas
computacionais de ensino-aprendizagem, mas tais sistemas devem explorar mais uma
analogia pertinente: as redes são a dimensão técnica dos grupos. À luz do groupware e
de novos ambientes como o Lotus Notes, Learning Space ou de linguagem como Java,
devemos começar a nos preocupar com os coletivos na relação ensino-aprendizagem,
pois as redes podem nos oferecer a possibilidade de materializar a construção social do
conhecimento, veiculando através dela protocolos ou regras sociais explícitas.
A perspectiva da abordagem apresentada aqui resume um novo tipo de aplicação para o
ensino, e devemos ficar alerta, pois nele a discussão será deslocada do seu eixo
tecnológico para outro mais social, onde a contribuição de estudiosos das ciências
humanas podem levar a entender melhor a relação social do processo de ensinoaprendizagem.
Bibliografia
[1] Tanenbaum, A., 1997, Redes de Computadores, Editora Camus Ltda., 3a. Edição, São Paulo, Brasil.
[2] Bentley, R et al, 1997, The World Wide Web as enabling technology for CSCW, Groupware and the
WWW, edição especial de CSCW; The journal of Collaborative Computing. Vol. 6. no. 2 e 3, Kluwer
Academic Publishers, Noruega.
[3] Protasio D. Martins, Carmen Maidantchik, Leandro T. Lemos, Jose de Seixas, 1998, A Remote
Knowledge Repository System for Teaching and Learning, Proceeding of the International
Conference on Engineering Education ICEE'98, Edição em CD-ROM , Rio de Janeiro, Brasil.
[4] Martins. P., Aravena-Reyes J., 1998, Usando Hipertextos como uma Ferramenta de Apoio ao
Ensino de Metodologias de Projeto, Anais do COBENGE, Edição em CD-ROM, São Paulo, Brasil.
42
43
Reestruturação do ensino de engenharia no Departamento de
Mecânica Aplicada e Estruturas da Universidade Federal do
Rio de Janeiro
CRISTINA HAGUENAUER
CEFET/PR, Departamento de Construção Civil e UFRJ - Escola de Engenharia Departamento de Mecânica Aplicada e Estruturas - Centro de Tecnologia, Bl. D,
S.205 - Ilha do Fundão - Rio de Janeiro - RJ - CEP:21945-970 - Brasil
EMail: [email protected]
SILVIO DE SOUZA LIMA
UFRJ- Escola de Engenharia - Departamento de Mecânica Aplicada e Estruturas Centro de Tecnologia, Bl. D, S.205 - Ilha do Fundão - Rio de Janeiro - RJ CEP:21945-970 Brasil
EMail: [email protected]
RESUMO
Este artigo apresenta o relato e a discussão do processo de planejamento e de implantação,
bem como dos resultados obtidos a partir do Projeto de Reestruturação do Ensino de
Engenharia (REENGE), no Departamento de Mecânica Aplicada e Estruturas (DME) da
Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), sob o ponto de vista da chefia do
departamento.
O Projeto REENGE do DME, desenvolvido durante o ano de 1997, procurou estimular a
estruturação de grupos de trabalho voltados para o Ensino de Engenharia, cujas principais
atividades foram a pesquisa e o desenvolvimento de material didático para ensino, a montagem
de novos laboratórios, a introdução de aulas de laboratório em diversas disciplinas e o
desenvolvimento de projetos de Iniciação Científica e Tecnológica.
São analisadas as consequências positivas do incentivo ao surgimento dos grupos de trabalho e
à criação dos novos laboratórios. A partir do estímulo oferecido pelo projeto REENGE, foram
montados dois novos laboratórios: o Laboratório de Resistência dos Materiais e Modelos
Estruturais e o Laboratório de Meios em Educação. Este laboratórios, embora ligados ao DME,
foram concebidos para atender a todos os cursos da Escola de Engenharia e contam com a
participação de professores de diversos departamentos.
São discutidos os objetivos pedagógicos envolvidos no projeto REENGE do DME, dentre os
quais pode-se destacar: proporcionar ao aluno de graduação uma formação científica básica
dentro de um panorama de integração multidisciplinar; ampliar significativamente o contato
dos alunos de graduação com a prática de laboratório; criar um ambiente que amplie e
intensifique o contato dos alunos de graduação com a metodologia de pesquisa e com alunos e
professores de pós-graduação estabelecer uma relação mais clara e direta entre a teoria e a
prática no ensino de engenharia;
É ressaltada a importância da participação dos alunos de graduação como bolsistas e monitores
no projeto REENGE, que participaram de cursos e treinamentos especiais e, a partir desta
preparação, prestaram suporte técnico de fundamental importância para o funcionamento dos
laboratórios.
Por fim, analisa-se a importância e a necessidade de continuidade de programas
governamentais de apoio ao ensino de graduação, como foi o caso do Projeto REENGE
1. INTRODUÇÃO
O Projeto de Reestruturação do Ensino de Engenharia (projeto REENGE) teve apoio
financeiro de orgãos governamentais como FINEP, CAPES e CNPq e a participação de
diversos setores da UFRJ. Dentre estes, pode-se destacar a Decania do Centro de
Tecnologia, que foi responsável pela coordenação geral do projeto.
44
No Departamento de Mecânica Aplicada e Estruturas (DME), o projeto REENGE teve
como principais conseqüências a criação de novos laboratórios e a estruturação de
novos grupos de trabalho voltados para o Ensino de Engenharia. Este projeto,
desenvolvido durante o ano de 1997, teve um forte impacto na modernização e melhoria
da qualidade dos cursos oferecidos.
As principais atividades dos novos grupos de trabalho foram a pesquisa e o
desenvolvimento de material didático para Ensino de Engenharia, a montagem de novos
laboratórios, a introdução de aulas de laboratório em diversas disciplinas e o
desenvolvimento de projetos de Iniciação Científica e Tecnológica.
Foram os seguintes os novos grupos de trabalho que surgiram a partir do Projeto
REENGE/DME:
•
•
•
•
Grupo de Mecânica Clássica
Grupo de Mecânica das Estruturas
Grupo de Concreto
Grupo de Pesquisa em Ensino de Engenharia
2. MONTAGEM DE NOVOS LABORATÓRIOS
A partir do projeto REENGE/DME foram montados dois novos laboratórios: o
laboratório de Resistência dos Materiais e Modelos Estruturais (LABRESMAT) e o
Laboratório de Meios em Educação (LABEME). Estes laboratórios foram concebidos
dentro de um panorama interdisciplinar e objetivam atender a diversos cursos da Escola
de Engenharia.
A implantação do LABRESMAT teve por objetivo promover a melhoria da qualidade
de ensino, a partir da introdução de aulas experimentais, em diversas disciplinas dos
cursos de Engenharia, especialmente nas disciplinas básicas para a formação do
engenheiro, como a Mecânica Racional e a Resistência dos Materiais, a produção de
material didático para o ensino de engenharia. O LABRESMAT oferece suporte para a
realização de aulas práticas, construção e ensaio de modelos reduzidos, além do estudo
e prática de instrumentação.
A implantação do LABEME teve como objetivos principais oferecer meios aos
professores para aprimorarem suas técnicas de ensino e oferecer uma espaço para
discussões sobre os usos de novas técnicas de ensino, além do desenvolvimento de
pesquisas nesta área.
O LABEME oferece suporte para a realização de vídeos educativos, para o
desenvolvimento de programas de multimídia e para a preparação de material audiovisual. Este ambiente permite também a realização de cursos para professores sobre
técnicas de ensino e uso de ferramentas computacionais para apoio aos cursos.
3. DESCRIÇÃO DOS NOVOS LABORATÓRIOS
3.1. LABRESMAT
O laboratório começou a funcionar no segundo semestre de 1996. A partir de outubro
foram introduzidas aulas práticas com o uso de modelos didáticos de fabricação inglesa.
Estas aulas envolveram inicialmente as disciplinas de Introdução à Engenharia (1o
período), Elementos de Mecânica das Estruturas (4o período) e Resistência dos
45
Materiais I e II (5o e 6o períodos). Atualmente disciplinas de todos os períodos (1o ao
10o) têm aulas práticas no LABRESMAT.
Inicialmente foram atendidos somente alunos de Engenharia Civil e Naval. Já no
primeiro semestre de 1997 foram atendidos também alunos de outras habilitações, como
Elétrica, Metalurgia, Produção e Mecânica.
3.1.1. OBJETIVOS PEDAGÓGICOS DO LABRESMAT
A introdução de aulas práticas, com auxílio de modelos didáticos, em disciplinas de
cunho tradicionalmente teórico, permite experimentar diferentes metodologias
pedagógicas ligadas ao ensino da engenharia.
O contato do aluno com a prática de laboratório é planejado para ser realizado em
diferentes níveis de profundidade, segundo objetivos e necessidades variadas. No 1o
nível, o aluno tem um contato inicial com o modelo didático, durante a aula prática; esta
pode ser realizada simultaneamente por toda a turma acompanhada pelo professor, ou
por pequenos grupos acompanhados por monitores. No nível intermediário, o contato do
aluno com a teoria e a prática é aprofundado por meio das atividades que envolvem a
criação, o projeto, a construção e a análise dos modelos didáticos, que serão utilizados
nas aulas práticas. No nível avançado, o aluno tem contato com a análise experimental
de modelos físicos, por meio de projetos de Iniciação Científica e Tecnológica.
Pode-se citar diversos outros objetivos envolvidos com a montagem do LABRESMAT:
- proporcionar ao aluno de graduação uma formação científica básica dentro de um
panorama de integração multidisciplinar;
- ampliar significativamente o contato dos alunos de graduação com a prática de
laboratório nos cursos de Engenharia;
- ampliar significativamente o número de alunos envolvidos com monitoria e iniciação
científica;
- criar um ambiente que amplie e intensifique o contato dos alunos de graduação com a
metodologia de pesquisa e com alunos e professores de pós-graduação;
- estruturar uma equipe para produção continuada de material didático para ensino de
engenharia;
- estabelecer uma relação mais clara e direta entre a teoria e a prática no ensino de
engenharia;
- elevar o nível de compreensão e fixação de conceitos teóricos, por parte dos alunos;
- criar um espaço onde os alunos, principalmente aqueles dos períodos iniciais de
graduação, possam participar de forma ativa no processo de concepção, construção e
ensaio de modelos físicos capazes de reproduzir o comportamento de diferentes
estruturas;
3.1.2. ATIVIDADES DE ENSINO DO LABRESMAT
O LABRESMAT oferece suporte para diversas atividades de ensino, como o
oferecimento de aulas práticas, o suporte para o desenvolvimento de modelos didáticos,
o treinamento de monitores e o suporte para o desenvolvimento de projetos de iniciação
científica e tecnológica.
3.1.3. DISCIPLINAS ENVOLVIDAS COM O LABRESMAT O LABRESMAT atende a disciplinas de todos os cursos de graduação da Escola de
Engenharia. As disciplinas atendidas são listadas a seguir:
46
Disciplinas do DME oferecidas para o curso de Engenharia Civil:
•
•
•
•
•
Mecânica dos Corpos Rígidos
Elementos de Mecânica Aplicada
Resistência dos materiais I e II
Concreto Armado I, II e III
Análise Estrutural I e II
Disciplinas do DME oferecidas para outros cursos e Disciplinas oferecidas por outros
departamentos da Escola de Engenharia:
• Introdução à Engenharia
• Mecânica Clássica
• Mecânica dos Corpos Rígidos
• Resistência dos Materiais
• Modelos Estruturais I e II
3.1.4. PROJETOS DE PESQUISA LIGADOS AO LABRESMAT
A criação do LABRESMAT permitiu a realização de diversos projetos de pesquisa,
dentre os quais, pode-se citar:
• Pesquisa e desenvolvimento de material didático para ensino de
engenharia
• Novos materiais para uso em concreto armado
• Téncicas para recuperação estrutural
• Acidentes em estruturas
3.1.5. PARCERIAS E CONVÊNIOS DO LABRESMAT
•
•
•
Laboratório de materiais de construção - LAMAC - DCC/EE
Curso de Desenho Industrial da Escola de Belas Artes da UFRJ
UFJF, IME e UFF
3.2. LABEME
A necessidade de formalizar a existência do LABEME surgiu a partir do grande
crescimento do grupo de trabalho de desenvolvimento de programas de multimídia.
O laboratório começou a funcionar no início de 1997 e fornece infraestrutura básica
para o desenvolvimento material educativo (vídeos, programas de multimídia, material
audio-visual em geral), além de cursos e oficinas para professores sobre técnicas de
ensino e do treinamento de alunos e professores no uso de ferramentas computacionais
para o desenvolvimento de material educativo.
3.2.1. ATIVIDADES DE ENSINO DO LABEME
O LABEME oferece suporte para a realização de diversas atividades ligadas ao ensino,
dentre as quais pode-se citar:
•
•
•
•
47
Realização de cursos e oficinas para professores sobre técnicas de ensino e uso de
ferramentas computacionais de suporte ao ensino
Desenvolvimento de programas de multimídia para ensino de engenharia
Suporte para desenvolvimento de projetos de iniciação científica e tecnológica
Treinamento de Monitores em utilização de rede, Windows,
Word, Delphi, 3DStudio, Iluminatus, Autocad, Toolbook etc
3.2.2. ATIVIDADES DE PESQUISA DO LABEMEExistem diversos projetos de pesquisa em andamento no LABEME, dentre os quais
pode-se citar:
•
Desenvolvimento e uso de sistemas de multimídia no ensino de engenharia
•
Ensino de engenharia com uso de rede - INTERNET
3.2.3. PARCERIAS E CONVÊNIOS DO LABEME
A criação do LABEME favoreceu o estabelecimento de um convênio com a
Universidade de Havana, que resultou na participação do professor José Cubero, como
professor visitante na Escola de Engenharia. O Prof. Cubero é especialista na érea de
Ensino - Aprendizagem e uso de meios em educação.
A criação do LABEME favoreceu também a integração de setores da própria UFRJ,
com o surgimento de projetos em parceria. Dentre os laboratórios que desenvolvem
projetos em parceria com o LEBEME, destacam-se:
•
•
•
Laboratório de Tecnologias Cognitivas - NUTES/CCS
Laboratório de Computação de Ensino LCE - DME/EE
Laboratório de Informática de Graduação - LIG-Civil/EE
4. AUXÍLIOS RECEBIDOS
Além do auxílio do projeto REENGE/UFRJ, o projeto de implantação dos laboratórios e
os projetos ligados aos laboratórios receberam auxílios de diversas outras fontes, como:
Fundação Universitária José Bonifácio (FUJB), Projeto LIG (Laboratórios de
Informática de Graduação) da Sub-Reitoria de Graduação da UFRJ,
CENPES/PETROBRÁS e AROTEC.
5.ANÁLISE DA PARTICIPAÇÃO DOS BOLSISTAS
O projeto REENGE/DME contou com a participação de duas categorias de alunos
bolsistas: Os bolsistas de Iniciação Tecnológica (IT) e os bolsistas com formação
técnica prévia (EP).
Os alunos bolsistas de Iniciação Tecnológica participam diretamente do projeto e
construção de modelos didáticos e programas de multimídia, ao lado dos professores
orientadores e dos consultores de conteúdo, além de atuarem como monitores do
laboratório, junto às turmas atendidas.
48
Os bolsistas Técnicos (categoria EP) participaram de cursos e receberam treinamento
em técnicas experimentais e no uso de ferramentas computacionais. A partir dos
conhecimentos técnicos que já possuíam e desta preparação, prestaram suporte técnico
ao funcionamento dos laboratórios e participaram do treinamento de novos bolsistas e
monitores. Além disto, realizaram palestras e cursos de treinamento em ferramentas
computacionais e técnicas experimentais, sob supervisão de professores.
Embora estas atividades sejam vistas geralmente como complementares, as habilidades
adquiridas a partir delas são de vital importância na formação do futuro engenheiro. Por
este motivo, consideramos imprescindível a manutenção de um programa de estágios,
monitoria e iniciação científica, junto aos novos laboratórios, para que se possa oferecer
aos alunos interessados a oportunidade de aprofundamento nas atividades que envolvem
a prática de oficina e laboratório.
A participação dos bolsistas da categoria EP foi, sem dúvida alguma, fundamental para
implantação do projeto descrito anteriormente. Eles forneceram o suporte técnico
necessário, e anteriormente inexistente na Escola de Engenharia, para o funcionamento
dos laboratórios.
6. CONCLUSÕES
Por tudo o que foi relatado anteriormente, conclui-se que a implantação do
LABRESMAT e do LABEME e a formação dos grupos de trabalho, ocorreu numa
velocidade surpreendente. Neste contexto, a participação dos bolsistas foi fundamental
para o sucesso alcançado.
Os efeitos positivos das atividades dos laboratórios já podem ser claramente observados,
no atendimento às disciplinas (oferecimento de aulas práticas em disciplinas de cunho
tradicionalmente teórico), na formação de alunos por meio dos programas de bolsas de
iniciação tecnológica, no desenvolvimento de material didático e no surgimento de
novos grupos de trabalho voltados para o ensino de engenharia.
É importante ressaltar que a Universidade não possui uma linha de fomento para
laboratórios ligados à graduação, no que se refere verbas para manutenção
equipamentos e compra de material de consumo. Além disto, as cotas de bolsas
monitoria e Iniciação Científica são escassas e suspensas periodicamente por falta
verbas.
os
de
de
de
O projeto REENGE proporcionou no DME desenvolvimento de atividades que
resultaram em melhorias significativas na qualidade de ensino de seus cursos. Projetos
como este se faziam necessários há muito tempo, uma vez que os órgãos de fomento
vinham apoiando e incentivando apenas os cursos de pós-graduação, o que
historicamente resultou em desestímulo para os professores e técnicos ligados aos
cursos de graduação, evasão de professores, fechamento de laboratórios e deterioração
da qualidade de ensino.
A descontinuação do programa de apoio financeiro por parte dos órgão de fomento já
está causando diversos prejuízos, como a desestruturação das equipes de trabalho e a
interrupção dos projetos de pesquisa.
O projeto REENGE teve uma duração curta demais para permitir que os projetos se
consolidassem e tivessem efeitos mais duradouros. Desta forma, o investimento já
realizado corre o risco de se perder e as melhorias alcançadas correm o risco de sofrer
um retrocesso.
49
A continuação de programas como o REENGE é de vital importância para a
consolidação dos projetos descritos, pois, a um só tempo dá condições para que haja a
participação de alunos, estimula o surgimento de novos grupos de trabalho e direciona
recursos para a graduação, anteriormente inexistentes.
Referências
O trabalho desenvolvido pelos grupos estruturados tem resultado na publicação de diversos
artigos, listados a seguir, e enviados em anexo.
[1] Naegeli, C.H., Antonini, R.C., Ellwanger, G.B. " Desenvolvimento de Material Didático
para Ensino de Ciência dos Materiais e Comportamento das Estruturas"; II Encontro
de Ensino de Engenharia; UFRJ, setembro de 1996.
[2] Naegeli, C.H., Antonini, R.C., Ellwanger, G.B. " Desenvolvimento de Material Didático
para Ensino de Engenharia: Multimídia sobre Resistência dos Materiais e
Comportamento das Estruturas" ; COBENGE - Congresso Brasileiro de Ensino de
Engenharia; Salvador, outubro de 1997.
[3] Naegeli, C.H. e Longo, H.I., Ensino de Estruturas de Concreto Armado - Prática de Projeto e
de Laboratório"; COBENGE - Congresso Brasileiro de Ensino de Engenharia;
Salvador, outubro de 1997.
[4] Naegeli, C.H., Antonini, R.C., Ellwanger, G.B. " Práticas de Laboratório para Ensino de
Resistência dos Materiais e Comportamento das Estruturas"; COBENGE - Congresso
Brasileiro de Ensino de Engenharia; Salvador, outubro de 1997.
[5] Amorin, F.A.S. e Naegeli, C.H., " Integração Teoria e Prática no Ensino de Engenharia - A
Construção de um Novo Modelo Teórico"; COBENGE - Congresso Brasileiro de
Ensino de Engenharia; Salvador, outubro de 1997.
50
51
Práticas de laboratório para ensino de resistência dos
materiais e comportamento das estruturas
CRISTINA HAGUENAUER
CEFET/PR, Departamento de Construção Civil e UFRJ - Escola de Engenharia - Departamento de
Mecânica Aplicada e Estruturas - Centro de Tecnologia, Bl. D, S.205 - Ilha do Fundão - Rio de
Janeiro - RJ - CEP:21945-970 - Brasil
E-Mail: [email protected]
Resumo
Este artigo tem por finalidade relatar e analisar uma experiência vivenciada na Universidade
Federal do Rio de Janeiro: a implantação de aulas de laboratório em diversas disciplinas do
curso de Engenharia Civil oferecidas pelo departamento de Mecânica Aplicada e Estruturas da
Escola de Engenharia.
São analisadas as principais dificuldades encontradas, assim como os resultados alcançados e a
contribuição deste trabalho para a melhoria da qualidade de ensino e para a implantação de um
novo modelo pedagógico, onde o aluno de Engenharia passa a exercer um papel mais ativo e
criativo dentro do processo de Ensino-Aprendizagem.
Paralelamente são descritos diversos ensaios utilizados como suporte didático -experimental
para as disciplinas de Mecânica Racional, Resistência dos Materiais, Concreto Armado e
Análise Estrutural. São citadas e analisadas experiências semelhantes no Brasil, França e
Alemanha, de conhecimento dos autores.
Por fim, são apresentadas perspectivas de ampliação desta experiência na própria universidade
e fora dela, por meio de convênios de cooperação com outras universidades e com escolas
técnicas e de segundo grau e são relatadas as iniciativas em andamento neste sentido.
1. Introdução
A crescente valorização do uso do computador, a falta de recursos para os cursos de
graduação e a canalização de incentivos exclusivamente para as atividades de pósgraduação resultaram no empobrecimento e extinção de laboratórios de graduação, e,
paralelamente, no surgimento de um número cada vez maior de disciplinas
exclusivamente teóricas. Nos cursos de engenharia, este contexto se acentuou
principalmente nas áreas ligadas ao ensino do comportamento das estruturas.
A ausência de aulas práticas de laboratório criou, sem dúvida alguma, uma grande
lacuna na formação dos futuros engenheiros. Houve uma época em que a ampla oferta
de postos de emprego supria esta lacuna, uma vez que o aluno complementava os
conhecimentos necessários à sua formação profissional nos estágios ou mesmo após a
conclusão do curso.
Por outro lado, a transformação das relações de trabalho e a própria evolução da
tecnologia passaram a exigir a reformulação dos cursos de engenharia e o
estabelecimento de uma nova relação ensino - aprendizagem. Este novo contexto vem
pressionando as escolas e faculdades de engenharia a reformularem seus cursos,
disciplinas e laboratórios.
As experiências desenvolvidas no Departamento de Mecânica Aplicada e Estruturas da
Escola de Engenharia da UFRJ, aqui relatadas, surgiram em sintonia com este
movimento emergente de reconstrução e reestruturação do ensino de engenharia.
52
2. Experiências Anteriores
2.1. No Brasil
São citadas a seguir, apenas para exemplificar, algumas experiências de conhecimento
dos autores, desenvolvidas em diversas instituições. Estas experiências não são
seguramente as únicas:
Na Faculdade de Engenharia da UERJ, a partir da iniciativa do prof. Eduardo Thomaz
[1,2,3,4], foram desenvolvidos diversos ensaios de elementos estruturais, como suporte
às disciplinas de Concreto armado I, II e III. Nesta oportunidade, os alunos do curso de
graduação participaram ativamente das fases de projeto, execução e ensaio dos
elementos estruturais. Os excelentes resultados obtidos, em termos de fixação do
conteúdo programático e de ampliação das possibilidades de aprendizado, estimularam
outros professores a adotarem a mesma metodologia. Após um certo período, porém,
houve descontinuação das atividades de laboratório, por diversos motivos, dentre os
quais pode-se citar quantidade extra de trabalho envolvida e o caráter não oficial da
atividade. Experiências semelhantes foram realizadas em diversas outras universidades,
sempre com a mesma característica de descontinuação das atividades.
Destaque especial deve ser dado ao trabalho desenvolvido pelo professor José Amaro
dos Santos, da USP [5], que, em sua dissertação de mestrado, apresentou o projeto de
cerca de 200 modelos estruturais para o ensino de engenharia, todos construídos por ele
e utilizados no curso de graduação em engenharia. A maioria dos modelos didáticos
construídos, no entanto, foi se deteriorando com tempo e hoje não se encontra mais em
condição de uso.
Na UFRJ, o professor Yosiaki Nagato [6,7,8] projetou e construiu diversos modelos
estruturais para utilização em aulas práticas do curso de Resistência dos Materiais. A
utilização destes modelos foi sendo descontinuada ao longo dos anos, pelos mesmos
motivos citados anteriormente.
Na USP/São Carlos, o Prof. Takeia desenvolveu, para o curso de graduação, diversos
ensaios de elementos estruturais, alguns deles baseados no trabalho do professor Amaro.
No curso de Construção Civil do CEFET-PR, foram criadas as disciplinas de Ensaios I,
II e III [9,10], com aulas exclusivamente práticas, para realização de ensaios em
diferentes materiais e em elementos estruturais de madeira, aço e concreto. A existência
destas disciplinas representou um avanço em relação ao currículos tradicionais, uma vez
que, neste caso, o estudo experimental recebeu um caráter oficial, deixando de depender
exclusivamente da iniciativa pessoal do professor.
2.2. No Exterior
No CEFET-PR, um programa de capacitação de professores patrocinado pela CAPES
com o objetivo de fomentar o intercâmbio com instituições estrangeiras, permitiu
vivenciar modelos de ensino destes países [9,10].
A partir deste intercâmbio, professores brasileiros puderam conhecer de perto modelos
de ensino inovadores, para a nossa realidade, embora bastante consolidados em países
como França, Alemanha e Estados Unidos.
53
De uma forma geral, observa-se, nestes países, uma valorização muito maior do que no
Brasil das práticas de laboratório na formação de engenheiros. Algumas soluções
observadas nestes países merecem destaque especial, como o semestre de estágio
supervisionado, o projeto de final de curso.
Nestes países, em muitos casos, são realizados semestres de estágio, onde o aluno
praticamente não cursa disciplinas teóricas, somente aquelas imprescindíveis à
realização do estágio. Estes semestres ocorrem geralmente em dois períodos, um
próximo à metade do curso e o outro pouco antes da conclusão do curso. Estes períodos
são planejados para que o aluno tenha a oportunidade de retomar seu curso com uma
visão mais nítida da relevância das disciplinas oferecidas.
Geralmente, o projeto de final de curso é realizado a partir de problemas reais,
propostos pelas indústrias e acompanhados pela empresa interessada, além de
orientados pelo professor. Este procedimento tem a vantagem de, além de propor ao
aluno um problema atual e verdadeiro, facilitar o ingresso do aluno do mercado de
trabalho, a partir do contato mais estreito com a empresa, na solução de problemas de
interesse da mesma.
3. A Experiência do DME
O do Departamento de Mecânica Aplicada e Estruturas da Escola de Engenharia da
UFRJ (DME) é responsável por disciplinas oferecidas a todas as habilitações do curso s
cos cursos de engenharia, como a Mecânica Racional (3o período) e a Resistência dos
Materiais (5o e 6o períodos), disciplinas básicas para o curso de Engenharia Civil, como
a Mecânica Clássica (1o período) e Elementos de Mecânica Aplicada (4o período), além
de disciplinas das ênfases Estruturas e Métodos Numéricos (7o a 10o períodos).
A partir das motivações expostas anteriormente, diversos professores do DME passaram
a desenvolver projetos voltados para a melhoria do ensino de engenharia. Dentro desta
perspectiva, foi iniciada a reformulação de diversas disciplinas, além da criação de
novas disciplinas, tomando como base a necessidade de ampliar as atividades de
laboratório.
Foram inseridas aulas de laboratório em diversas disciplinas, do 1o ao 10o períodos, tais
como Mecânica Racional (3o período); Resistência dos Materiais (5o e 6o períodos);
Concreto Armado (8o período), Análise das Estruturas I e II (8o e 9o períodos). Além
disto, foi proposta a criação de novas disciplinas, voltadas exclusivamente para a
experimentação: Laboratório de Mecânica Clássica (1o período); Laboratório de
Mecânica Racional (3o período); Laboratório de Resistência dos Materiais (5o e 6o
períodos); Laboratório de Concreto Armado (8o período).
4. Objetivos Pedagógicos
Pode-se citar diversos objetivos envolvidos com este projeto:
• proporcionar ao aluno de graduação uma formação científica básica dentro de um
panorama de integração multidisciplinar;
• ampliar significativamente o contato dos alunos de graduação com a prática de
laboratório nos cursos de Engenharia;
• ampliar significativamente o número de alunos envolvidos com monitoria e iniciação
científica;
• criar um ambiente que amplie e intensifique o contato dos alunos de graduação com a
metodologia de pesquisa e com alunos e professores de pós-graduação;
54
• estruturar uma equipe para produção continuada de material didático para ensino de
engenharia;
• estabelecer uma relação mais clara e direta entre a teoria e a prática no ensino de
engenharia;
• elevar o nível de compreensão e fixação de conceitos teóricos, por parte dos alunos;
• criar um espaço onde os alunos, principalmente aqueles dos períodos iniciais de
graduação, possam participar de forma ativa no processo de concepção, construção e
ensaio de modelos físicos capazes de reproduzir o comportamento de diferentes
estruturas;
Estas atividades permitem envolver um amplo universo de disciplinas, dentro do
currículo dos cursos de engenharia, sob o ponto de vista da integração entre a teoria e a
experimentação.
5. Metodologia
A introdução de aulas práticas, com auxílio de modelos didáticos, em disciplinas de
cunho tradicionalmente teórico, permite experimentar diferentes metodologias
pedagógicas ligadas ao ensino da engenharia.
O contato do aluno com a prática de laboratório é planejado para ser realizado em
diferentes níveis de profundidade, segundo objetivos e necessidades variadas. No 1o
nível, o aluno tem um contato inicial com o modelo didático, durante a aula prática; esta
pode ser realizada simultaneamente por toda a turma acompanhada pelo professor, ou
por pequenos grupos acompanhados por monitores. No nível intermediário, o contato do
aluno com a teoria e a prática é aprofundado por meio das atividades que envolvem a
criação, o projeto, a construção e a análise dos modelos didáticos, que serão utilizados
nas aulas práticas. No nível avançado, o aluno tem contato com a análise experimental
de modelos físicos, por meio de projetos de iniciação científica, aprofundando a análise
teórica; neste caso, pode-se fortalecer a interface existente com projetos de pesquisa de
pós-graduação.
Consideramos que as atividades envolvidas na criação, projeto e construção de modelos
físicos é extremamente útil no processo de síntese dos conhecimentos adquiridos a partir
da teoria, além de ampliar as possibilidades de desenvolvimento dos alunos, de forma
diferenciada, segundo as aptidões e interesses de cada um.
6. Parcerias
O trabalho desenvolvido no DME teve como desdobramento a aproximação com
diversos setores da própria UFRJ e de outras universidades. Dentro da UFRJ, pode-se
destacar a parceria estabelecida com o curso de Desenho Industrial na construção dos
modelos físicos.
Ao mesmo tempo, professores de diversas universidades públicas e privadas visitaram o
DME, com o objetivo de conhecer os projetos de ensino em desenvolvimento, a partir
dos artigos já publicados sobre .
7. Auxílios
Para a execução dos projetos de ensino do DME foi necessária a montagem de dois
novos laboratórios, o Laboratório de Resistência dos Materiais e Modelos Estruturais e
55
o Laboratório de Meios Educativos, além de uma nova oficina (oficina de Modelos e
Protótipos).
A montagem destes laboratórios só foi possível devido ao apoio da Fundação
Universitária José Bonifácio (FUJB), da Sub-Reitoria de Graduação da UFRJ, SR-1 e
do Projeto REENGE da UFRJ.
A estrutura dos projetos de ensino do DME foi pautada principalmente na formação de
grupos de trabalho envolvendo consultores de conteúdo, orientadores e alunos. Para a
participação dos alunos, foi imprescindível a existência de incentivos como as bolsas de
monitoria, oferecidas pela SR-1, e as bolsas de Iniciação Tecnológica do projeto
REENGE. A continuidade destes programas de incentivo é imprescindível para a
realização dos projetos de ensino, como os desenvolvidos pelo DME.
8. Conclusões
Os efeitos positivos das atividades de laboratório podem ser claramente observados em
termos de melhoria do aprendizado, ampliação das possibilidades de abordagem
pedagógica, do grau de satisfação dos alunos e na utilização do material didático
desenvolvido.
A continuação de programas de bolsas para alunos, de monitoria ou do REENGE, é
vital para a consolidação deste projeto.
Referências
[1]- Naegeli, C.H. e Thomaz, E.C.S., Estudo do Comportamento de elemento de Concreto
Armado Submetido a Esforços Simultâneos de Flexão, Cisalhamento e Torção, Revista
Tecnologia e Humanismo, editada pelo CEFET-PR, 6/1994..
[2]- Naegeli, C.H. e Thomaz, E.C.S., Estudo de Fissuração de Cisalhamento em Vigas de
Concreto Armado, RBE - Revista Brasileira de Engenharia, Associação Brasileira de
Pontes e Estruturas, Caderno de Engenharia Estrutural, Vol.11/N.1, 10/93.
[3]- Thomaz, E.C.S. e Naegeli, C.H., Estudo de Campos Comprimidos de Concreto Armado
com Aplicação em Vigas - Parede, RBE - Revista Brasileira de Engenharia, Associação
Brasileira de Pontes e Estruturas, Caderno de Engenharia Estrutural, Vol.10/N.2, 3/93.
[4]- Thomaz, E.C.S. e Naegeli, C.H., 34a Reunião Anual do IBRACON, Curitiba, PR, 6/92.
Artigo: Bielas de Concreto Armado - Ruptura e Fissuração. Em co-autoria com
Eduardo Thomaz.
[5]- Santos, J.A dos, “Sobre a Concepção, o Projeto, a Execução e a Utilização de Modelos
Físicos Qualitativos na Engenharia de Estruturas”, Dissertação apresentada à Escola
Politécnica da Universidade de São Paulo para a obtenção do título de mestre em
Engenharia, Departamento de Engenharia de estruturas e Fundações – EPUSP, São Paulo,
1983.
[6]- Gomes, P.A., Villaça, S.F., Nagato, Y., “O ensino da Resistência dos Materiais na
Universidade Federal do Rio de Janeiro”, V Assembléia Geral Ordinária da ABENGE, Rio
de Janeiro, outuro de 1978.
[7]- Nagato, Y. e Batista, E. de M., “Aulas Práticas de Resistência dos Materiais na UFRJ”,
Seminário Sobre o Ensino de matérias de Formação Básica nos Cursos de Engenharia,
Escola de engenharia da UFRJ, outubro dde 1983.
[8]- Lobo Carneiro, F.L., Nagato, Y. e Maia, A.C.F., “Atividades do Laboratório de Estruturas
do Programa de Engenharia Civil da COPPE/UFRJ”, Comunicação Apresentada na
Reunião do Grupo Latino-Americano da RILEM (GLA-RILEM), setembro e 1979.
[9]- Naegeli, C.H., “Laboratório Didático de Resistência dos Materiais”, 1° Seminário
Internacional de Educação Tecnológica, Rio de Janeiro, setembro de 1991.
56
[10]- Naegeli, C.H. “Suporte Didático-Experimetal para Disciplinas de Resistência dos
Materiais, Concreto Armado e Disciplinas Afins”, Relatório Interno, CEFET-PR, 1991.
[11]- Martins, P.C. de R., Ellwanger, G.B., et al, "Reforma do Currículo de Formação de
Engenheiros Civis nas Ênfases de Estruturas e Métodos Numéricos na EE/UFRJ, XX
Congresso Brasileiro de Ensino de Engenharia - COBENGE 92, Rio de Janeiro, outubro,
1992
[12]- Naegeli, C.H., Ellwanger, G.B., Antonini, R.C., "Desenvolvimento de Material Didático
para o Ensino de Ciência dos Materiais e Comportamento das Estruturas", II Encontro de
Ensino de Engenharia da UFRJ, setembro, 1996.
[13]- Amorim, F.A.S. e Naegeli, C.H. Integração Teoria e Prática no Ensino de Engenharia
– A Construção de um novo Modelo Pedagógico, COBENGE 97 – XXV Congresso
Brasileiro de Ensino de Engenharia, Salvador, outubro de 1997.
[14]- Naegeli, C.H, Ellwanger, G.B. e Antonini, R.C., Desenvolvimento de Material
Didático Para Ensino de Engenharia: Multimídia sobre Resistência dos Materiais.
COBENGE 97 – XXV Congresso Brasileiro de Ensino de Engenharia, Salvador,
outubro de 1997:
[15]- Naegeli, C.H, Ellwanger, G.B. e Antonini, R.C., Práticas de Laboratório para Ensino
de Resistência dos Materiais e Comportamento das Estruturas. COBENGE 97 –
XXV Congresso Brasileiro de Ensino de Engenharia, Salvador, outubro de 1997:
[16]- Naegeli, C.H e Longo, H.I., Ensino de Estruturas de Concreto Armado: Prática de
Projeto e de Laboratório. COBENGE 97 – XXV Congresso Brasileiro de Ensino de
Engenharia, Salvador, outubro de 1997.
57
Transformações no ensino de engenharia:
a valorização dos aspectos pedagógicos
Vanderlí Fava de Oliveira
Núcleo Gráfico Tecnológico – Dep. de Desenho Técnico e Projetivo - UFJF
Doutorando COPPE/UFRJ - E-mail: [email protected]
Ricardo Manfredi Naveiro
Área de Inovação Tecnológica - Programa de Engenharia de Produção
COPPE/UFRJ – E-mail: [email protected]
Resumo
O objetivo deste trabalho é apresentar algumas questões relacionados às transformações que
vem ocorrendo no ensino de Engenharia, principalmente no que se refere aos aspectos
pedagógicos, os quais vêm adquirindo ultimamente especial importância nos cursos de
Engenharia. Para tanto, discorre-se sobre a evolução destes cursos, principalmente no que se
refere às mudanças que vem ocorrendo na atualidade e a atenção cada vez mais crescente que
os métodos e técnicas de ensino vem merecendo, assim como, sobre os aspectos relacionados
aos “estilos” de ensino e de aprendizagem que tem sido objeto de estudos com vistas à melhoria
do ensino de Engenharia. Não se pretende aqui apresentar conclusões definitivas, visto que,
como parte de pesquisa para tese de doutorado, estas questões tem sido objeto de reflexão e
espera-se que no decorrer do IV Encontro haja oportunidade de aprofundamento das mesmas,
através das atividades e das discussões travadas com os participantes do evento.
Introdução
A estruturação atual dos cursos de Engenharia é considerada como originária da École
Polytechnique, fundada na França em 1795 por iniciativa de Gaspard Monge e
Fourcroy, que se tornou modelo para a fundação de escolas de Engenharia em diversos
países (Telles, 1994). Desde então os currículos têm sido organizados, na maioria dos
caso, considerando-se a divisão e a hierarquização das ciências em “básicas”, “básicas
de Engenharia” e “aplicadas de Engenharia” ou profissionalizantes, onde “as ciências
aplicadas se deduziriam das básicas” (Bringhenti, 1993).
A atual proposta de diretrizes curriculares para os cursos de graduação em Engenharia
elaborada pela Associação Brasileira de Ensino de Engenharia (ABENGE, 1998) indica
como devem ser organizados os “conteúdos curriculares” para os cursos e os divide em
“básicos” e “profissionais”. Pode-se verificar que o proposto nestas novas diretrizes,
assim como, a trajetória dos cursos de Engenharia ao longo destes dois séculos,
permitem afirmar que não houve e nem se preconiza, em termos gerais, uma mudança
revolucionária ou radical de paradigma organizacional na estruturação dos mesmos.
As reformulações tem se caracterizado mais pelo caráter evolucionário, muitas vezes
devido às necessidades de adequações e adaptações ao mercado, de novas tecnologias e
de inovações tecnológicas. Com isto, tais mudanças, na maioria das vezes, tem ocorrido
com vistas à incorporação de novos conhecimentos tecnológicos, alterações de regime
(seriado, créditos), integração e desintegração entre básico e profissionalizante, carga
horária de oferecimento de conteúdos e de duração de cursos. Também tem havido
reestruturações com vistas a desdobramento de habilitações, implantação de ênfases, de
especializações e criação de cursos de graduação para novas modalidades de
58
Engenharia. Registra-se, também, reformulações que procuraram mesclar a organização
curricular por áreas do conhecimento com uma estruturação por campos de atuação
profissional, que poderiam ser consideradas como tentativas de mudança efetiva de
paradigma.
Há que se destacar que as reformulações nos cursos de Engenharia ocorrem, também,
no bojo de modificações globais do ensino superior ou do ensino de uma maneira geral,
em razão de mudanças de política educacional, como é o caso da nova LDB. Pode-se
considerar estas mudanças como sendo “de cima para baixo”, onde são aprovados novos
dispositivos legais e, estabelecidas novas diretrizes gerais em decorrência destes,
restando aos cursos de Engenharia realizar as suas mudanças de modo a adequar-se às
mesmas.
Iniciativas exclusivas dos Cursos de Engenharia, agindo de forma integrada ou
articulada para a realização de mudanças e sem imperativos exteriores, se existiram,
praticamente não deixaram registros. É claro que vários cursos realizaram
reformulações, principalmente visando a melhoria de qualidade do ensino, sem que
fossem necessariamente suscitados por tais imperativos, mas estas ocorreram sem uma
integração efetiva de ações de modo mais abrangente, ou seja, como algo que se
configurasse como uma política geral para o ensino de Engenharia.
Consideração da Pedagogia no Ensino de Engenharia
Nas mudanças que vinham ocorrendo nos cursos de Engenharia, pelo menos até as
últimas décadas, as questões relacionadas aos aspectos pedagógicos não foram
devidamente considerados, quando não foram simplesmente relegados. Tais
reformulações raramente destacavam efetivamente à metodologias, as técnicas e as
práticas pedagógicas direcionadas para o ensino de Engenharia. No entanto, pode-se
observar que nos últimos anos estes aspectos vem adquirindo uma importância que
antes não dispunham. O que se verificava, via de regra, é que os cursos adotavam
modelos derivados de diretrizes gerais e que não eram devidamente contextualizadas às
especificidades da Engenharia.
Ressalte-se, também, que os professores da Engenharia, em sua grande maioria, viam a
Pedagogia como uma área afeta apenas aos Pedagogos e que a estes cabia o trato desta
questão, quando não viam relação ou necessidade de uma incorporação estruturada de
elementos de pedagogia devidamente adequados e compatíveis com os cursos de
Engenharia. A título de exemplo, não tem sido incomum a referência ao desempenho do
Professor no âmbito do curso de Engenharia reduzida a “ter didática” ou “não ter
didática” para ensinar.
As poucas tentativas para despertar os docentes para a questão pedagógica, não surtiram
os efeitos desejados. Um exemplo nesta direção, em termos concretos, era o
oferecimento de cursos de “Didática do Ensino Superior” (décadas de 70 e 80)
supostamente capazes de atender a qualquer curso superior. Via de regra, estes cursos
além de não serem muito concorridos, apresentavam taxas de evasão consideráveis,
talvez por carrearem problemas relacionadas a fatores motivacionais e de “didática de
ensino superior”, entre outros.
Atualmente, percebe-se que o docente do curso de Engenharia vem cada vez mais
entendendo a questão pedagógica como algo intrínseco à sua atuação profissional
docente e não como “coisa de Pedagogos”. Há sinais de que está se processando uma
mudança onde a pedagogia, com pertinentes adequações ao universo da Engenharia,
59
vem aos poucos ocupando o seu devido espaço na bagagem de conhecimento e de
formação do professor de Engenharia.
Diversos fatores tem contribuído para isto:
§
§
§
§
§
§
As mudanças de perfis profissionais na Engenharia, onde a formação baseada na
“transmissão” e “avaliação” do conhecimento, que tem sido dominante, tem se mostrado
insuficiente;
A necessidade de integração e contextualização dos conteúdos de Engenharia, o que só se
efetiva através de metodologias e técnicas de ensino/aprendizagem bem estruturadas;
A tecnologia da informação como meio de ensino/aprendizagem, que exige bem mais que o
conhecimento técnico para seu domínio e uso com proficuidade;
O aumento e o incremento de conteúdos exigidos para a formação em Engenharia, o que
disponibiliza menor tempo para o aprendizado dos mesmos;
A necessidade de aprimorar a criatividade e a capacidade de aprender dos estudantes, devido
a competitividade de mercado e a exigência de educação continuada dos profissionais;
Os aspectos ambientais e sociais, que são cada vez mais influentes e determinantes na
produção e nos serviços e que exigem bem mais que conhecimento técnico especializado
para serem agregados às atividades profissionais;
Pode-se elencar uma série de outros fatores que vão acabar por mostrar que, ao
professor de Engenharia, não basta mais dominar o conhecimento científico e técnico
dos conteúdos, ou o funcionamento dos meios disponíveis para “ministrar” este
conteúdo. Faz-se necessário que o docente conheça e aplique metodologias e técnicas de
ensino/aprendizagem estruturadas e consistentes, sem o que não conseguirá contribuir
para a formação de profissionais em condições de atualizar-se continuamente e de
competir plenamente na Engenharia.
Uma tentativa de resposta a estes fatores, mesmo que parcialmente, tem sido as
desenvolvidas através do projeto REENGE (Reengenharia do Ensino de Engenharia),
implantado a partir de 1995. Dentro deste projeto, vários cursos vêm desenvolvendo
atividades que denotam a preocupação com os aspectos pedagógicos, sendo que há
registro de ações que vem obtendo bons resultados, como se pode atestar através de
relatos e de publicações constantes nos anais do COBENGE 98 (XXVI Congresso
Brasileiro de Ensino de Engenharia).
O desenvolvimento de Programas Governamentais voltados para os cursos de
Engenharia, onde despontam as preocupações com os aspectos pedagógicos, tem sido
objeto de programas também em outros países. No COBENGE 98, na Mesa Redonda
Internacional sobre Ensino de Engenharia, os representantes da Espanha e da Argentina
relataram o desenvolvimento de tais Programas no início da presente década em seus
países.
Nos Estados Unidos, a National Science Foundation Engineering Education Coalitions,
tem como uma das principais diretrizes o desenvolvimento de “ferramentas alternativas
de ensino, currículos e sistemas”. Entre 1990 e 1995, foram criadas 8 Coalizões
envolvendo cerca de 60 Escolas de Engenharia de Universidades Americanas.
Conforme se pode verificar através do material disponível na home page
(http://www.needs.org/coalitions) da Engineering Education Coalitions, as questões
relacionadas a metodologias e técnicas educacionais tem merecido significativo
destaque.
Pode-se, também, verificar que em diversos periódicos internacionais,6 tem sido
crescente o número de artigos que tratam das preocupações relacionadas aos aspectos
6
§
Periódicos internacionais sobre Ensino de Engenharia consultados:
Journal of Engineering Education (American Society for Engineering Education – ASEE)
<http://www.asee.org/publications/html/jee.htm>;
60
pedagógicos e apresentam diversos relatos de experimentos nesta área, o que se verifica
também na Revista de Ensino de Engenharia (ABENGE). A participação em eventos
relacionados ao Ensino de Engenharia vem aumentando, assim como o número de
trabalhos apresentados, como se pode verificar nos dois eventos mais recentes, como a
International Conference on Engineering Education, ocorrido no Rio em agosto último
e o COBENGE 98 (S. Paulo, out/1998), que registraram recorde de participação e de
apresentação de trabalhos.
A partir do exposto, pode-se deduzir que os docentes dos cursos de Engenharia se vêem
na contingência de ter que apropriar-se de conhecimentos relacionados à Pedagogia e
aplicá-los convenientemente ao universo do ensino de Engenharia. Nesta direção, nos
itens seguintes deste texto, são expostas algumas questões relacionadas à Pedagogia,
visando tentar contribuir e, também, verificar a repercussão dos mesmos junto aos
docentes que porventura considerem este trabalho. Como destaques, são tratadas
algumas questões relacionadas aos Métodos e Técnicas de Ensino e, também, discorrese um pouco sobre Estilos de Ensino e Estilos de Aprendizagem, arriscando-se uma
rápida incursão na área da chamada Psicopedagogia.
Sobre Métodos e Técnicas de Ensino
Para tratar deste item, adota-se como referência o artigo do professor Arantes (1998),
que vem participando de um curso de “Didática de Ensino Superior” na UFMG, que foi
estruturado para professores de curso de Engenharia dentro do projeto REENGE e que
vem obtendo excelentes resultados, conforme depoimento do próprio autor na
apresentação do referido trabalho no COBENGE 98. A adoção deste trabalho como
base é estratégica, por tratar-se de um exemplo mostrando que os Professores
Engenheiros podem e devem tratar de questões pedagógicas a partir do seu contexto e,
também, contribuir para que tais conhecimentos passem a ser parte efetiva do ensino de
Engenharia.
Para definir métodos e técnicas de ensino, o professor Arantes adota como referência o
trabalho de Martins7, ou seja:
“Método constitui o elemento unificador e sistematizador do processo de
ensino, determinando o tipo de relação a ser estabelecida entre professor e
alunos, conforme uma orientação filosófica que o fundamenta. Tal orientação
envolve uma concepção de homem e de mundo, respondendo, em última
análise, a um ponto de vista da classe. Técnicas são as instâncias
intermediárias, os componentes operacionais de cada proposta metodológica,
os quais viabilizarão a implementação do método em situações concretas.”
Quanto aos eixos metodológicos, Arantes adota a classificação de Mizukami8 (1986).
Fazendo-se uma síntese sobre esses métodos, a partir do trabalho do referido professor,
tem-se:
§
Journal of Professional Issues in Civil Engineering Education and Practice (American
Society of Civil Engineering - ASCE) <http://www.pubs.asce.org/journals/ei.html>
§
European Journal of Engineering Education (European Society for Engineering Education SEFI) <http://www.carfax.co.uk/eee-ad.htm>:
§
The International Journal of Engineering Education (TEMPUS Publications, Dublin Institute
of Technology, Bolton St., Dublin 1, Ireland.) <http://www.ijee.dit.ie>;
§
Journal of Materials Education an International Journal For Materials Science and
Engineering (Pennsylvânia State University)
7
MARTINS, Pura Lúcia. Didática Teórica/Didática Prática. Para além do confronto. São Paulo, Loyola,
1989)
61
§
Abordagem Tradicional (originário dos primeiros processos educativos):
O professor é o centro do processo que é baseado na transmissão do conhecimento visando o
aprendizado do conteúdo pelo aluno. Tem como técnicas principais a aula expositiva,
exercícios e demonstração didática com ênfase em textos e quadro-negro. A avaliação é
realizada predominantemente visando a exatidão da reprodução do conteúdo “transmitido”
em sala de aula, através de provas, exames, exercícios, etc.
§ Abordagem Cognitivista ou Escola nova” (origens no início do século XX com o
desenvolvimento da psicologia e com a necessidade da escola tratar, também, da preparação
para a vida):
O aluno passa a ser o centro e o professor o orientador do processo. São valorizadas as
atividades participativas e enfatizado o processo da redescoberta do conhecimento. Baseia-se,
principalmente no “aprender a aprender” e é, também, voltado para a solução de problemas
São adotadas como técnicas: dinâmica de grupo (seminários, discussão e debate, estudo
dirigido, painéis, etc), entre outros.
§ Abordagem Tecnicista ou Comportamentalista (origens no pós-guerra com a presença do
planejamento e da economia nos processos educativos No Brasil, veio no bojo de um projeto
que se propunha a fazer a “educação para o desenvolvimento”.):
É centrado no aprender a fazer, dar respostas específicas definidas nos objetivos operacionais
com ênfase na obtenção de produtos específicos. Parte do pressuposto de que o aluno
progride em seu ritmo próprio, em pequenos passos. Ao final do processo a aluno tem que ser
capaz de realizar os objetivos previamente determinados. São utilizadas as técnicas: instrução
programada, módulos de aprendizagem, micro-ensino, etc.
§ Abordagem Sócio-política, Progressista ou Sócio-cultural (surge em meados dos anos
sessenta com a presença das teorias de educação ditas “crítico-reprodutivistas”, de inspiração
marxista):
A ênfase do processo é a praxis social. O aluno ao compreender sua prática profissional deve
assumir uma postura crítica sobre ela e capacitar-se para uma ação transformadora
(compreender para transformar). A compreensão da prática deve ocorrer a nível de
totalidade, ou seja, além da competência técnica procura-se perceber todas as interfaces de
uma atividade, possuir uma visão de conjunto e contextualizada da própria área de
conhecimento. São utilizadas as seguintes técnicas: atividades coletivas de sistematização do
conhecimento (grupos diversos, exposições, plenárias, projetos, etc.). A avaliação do
processo consiste na auto avaliação e/ou avaliação mútua e permanente da prática educativa
por professores e alunos. Qualquer processo formal de notas, exames, etc. deixa de ter
sentido em tal abordagem. No processo de avaliação proposto, tanto os alunos como os
professores, saberão quais suas dificuldades e quais os seus progressos.
Nas atividades desenvolvidas no referido curso de “Didática” da UFMG, o professor
Arantes (1998) cita que “de um modo geral, foi verificado que para a grande maioria
dos docentes, a relação pedagógica, atualmente exercida, está voltada para uma
abordagem “tradicional” com características do tecnicismo, principalmente no que diz
respeito ao planejamento das atividades, sejam elas programadas pelos próprios
docentes em seus departamentos, ou por regulamentações do Colegiado do curso”.
Ainda o mesmo autor destaca que, “é importante mencionar que a questão do auto
reconhecimento em relação aos métodos existentes, não implica em desvalorizar o
curso, os professores, ou os alunos. Neste caso, o objetivo principal é mostrar a direção
pedagógica seguida por todos e possibilitar possíveis mudanças devido ao conhecimento
de abordagens diferenciadas. Além disso, é importante considerar que não existe um
método melhor que outro, pois todos possuem virtudes e problemas. A questão mais
relevante é refletir sobre qual método é mais adequado à formação das pessoas
envolvidas no processo educativo e a suas implicações dentro de um contexto social e
histórico vigente. De qualquer forma, foi comum a todos os participantes uma
preocupação em avançar em relação às questões pedagógicas, principalmente em
relação aos novos desafios de implementação e acompanhamento do novo currículo
proposto para o curso de Engenharia Civil”.
8
MIZUKAMI, Maria da G. Nicoletti. Ensino: as abordagens do processo. São Paulo, E.P.U., 1986
62
Sobre Ensino e Aprendizagem
O desenvolvimento deste item está baseado nas pesquisas conduzidas pelo Professor
Richard Felder9, principalmente sobre os estilos de ensino dos professores e os estilos
de aprendizagem dos alunos. Alerta-se para o fato de, por problemas de tradução ou de
interpretação, ou mesmo por ser este texto uma síntese, algumas questões podem
apresentar lacunas ou não conferir exatamente com o disposto no trabalho do Professor
Felder. Como a finalidade aqui é tentar chamar a atenção para as diferenças de estilos de
ensino e de aprendizagem (ver quadro na página seguinte), com o objetivo de trazer
mais alguns elementos que possam contribuir para uma reflexão sobre as atividades de
ensino de Engenharia, acredita-se que, se tal ocorrer, não causará problemas ao
objetivado por este trabalho como um todo.
Uma das principais questões colocadas nos trabalhos conduzidos pelo Professor Felder
é a seguinte: O que o estudante aprende em uma determinada disciplina é menos do que
o professor ensina e a partir daí apresenta uma série de elementos ligados à psico
pedagogia, tendo como base, principalmente os trabalhos de Jung10 e de Myers (1980) e
que podem contribuir efetivamente para a melhoria do processo de ensino e
aprendizagem na Engenharia.
Posto isto, no referido trabalho do Felder, considera-se que as maneiras como um
estudante aprende são determinadas basicamente:
§
§
§
Por sua habilidade nativa (dom);
Por sua experiência anterior (background)
A partir das possibilidades de combinações entre o seu estilo de aprender e o estilo de
ensinar do professor.
Em princípio, nada se pode fazer acerca do “dom”, do “background” e do “estilo de
aprender” dos alunos, restando apenas a possibilidade de realização de algum trabalho a
respeito do estilo de ensinar do professor. Para melhorar efetivamente as condições de
aprendizagem, o professor deve procurar o máximo de combinações desses estilos de
aprendizagem (quadro na página seguinte). É claro que as questões relacionadas a
métodos e técnicas de ensino são fundamentais para a qualidade do ensino, mas este
item restringe-se aos estilos pessoais de ensino e de aprendizagem. Aliás, tais estilos
podem ser determinantes na consecução dos referidos métodos e técnicas.
Em Felder & Silverman (1988) os autores apresentam como umas dos conclusões:
“O estilo de aprender da maioria dos estudantes de engenharia e o estilo de ensinar de muitos
professores são incompatíveis em diversas dimensões. Muitos ou a maioria dos estudantes de
engenharia são visuais, sensitivos, indutivos e ativos; os estudantes mais criativos são globais; e
a maior parte do ensino em engenharia ocorre de forma auditiva, abstrata (intuitiva), dedutiva,
passiva e sequencial. Estes conflitos de estilos conduzem à uma baixa performance do estudante,
frustração do professor, o que pode levar a uma perda para a sociedade de muitos potenciais
talentos para a engenharia".
9
Richard M. Felder, Hoechst Celanese Professor - Dept. of Chemical Engineering, N.C. State University,
Raleigh, NC 27695-7905- Web page: http://www2.ncsu.edu/effective_teaching/
O Professor Felder tem publicações nos principais “journals” internacionais e, também, tem realizado
workshop sobre Engineering Education nos EUA e diversos outros países do mundo. Em 1997 ministrou
cursos sobre a temática na UFV e UNICAMP.
10
Jung, C. G. Psychological Types. Princeton University Press, 1971 (Original publicado em 1921
63
MODELOS DE ESTILOS DE ENSINO E DE APRENDIZADO
ESTILO DE APRENDIZAGEM
ESTILO DE ENSINO
(ESTUDANTE)
(PROFESSOR)
1 – Exposição da informação
1 – Percepção da Informação:
• Sensorial (externa) - cenas sons, sensações
• Concreta – através de fatos
físicas, fatos e dados
• Intuitiva (interna) - possibilidades, percepção,
• Abstrata - conceitual, teórico
pressentimento, teoria e modelos
2 - Apresentação da Informação
2 - Recepção da informação
• Visual - quadros, diagramas, gráficos,
• Visual - quadros, diagramas, demonstrações,
demonstrações
filmes
• Audição - palavras, sons
• Verbal - conferências, leituras, discussões
3 - Organização da apresentação
3 – Organização da informação
• Indutiva - dos fenômenos para os princípios
• Indutiva – dos fatos e observações para a
formulação de regras e princípios
• Dedutiva - dos princípios para os fenômenos
• Dedutiva – a partir de regras e princípios são
deduzidas as conseqüências
4 - Processamento da informação:
4 - Participação do estudante na apresentação:
• Ativamente - através da participação,
• Ativa - estudantes falam, movem-se,
interação física ou discussões, trabalho em
refletem, participam, discutem
grupo)
• Passiva - estudante apenas vêem e ouvem
• Reflexivamente - através da introspeção,
trabalho solitário
5 - Progressão na apresentação da informação
5 – Progressão no entendimento
• Seqüencialmente - em partes e continuadas,
• Seqüencial - progressão etapa a etapa (as
boa capacidade de análise
arvores)
• Globalmente - em grandes saltos,
• Global - contexto e relevância, o todo (a
holísticamente, boa capacidade de síntese
floresta)
Fonte: Organizado pelo autor, a partir dos trabalhos do Professor Felder (1994)
Como ilustração, são apresentados a seguir alguns quadros de levantamentos realizados a
respeito de Estilos de Ensino e Aprendizagem.
O Quadro 01 mostra o resultado de levantamentos realizados:
1. Pelo autor, através da aplicação dos questionários (anexo), onde o professor deveria optar
entre cada par de dimensões, em termos de sua preferência pessoal:
§ no DDTP (Departamento de Desenho Técnico e Projetivo - UFJF) junto aos seus 15
professores em 1986;
§ no III Encontro de Ensino de Engenharia (Itaipava, 1997), onde 18 professores
responderam ao questionário Ensino e 10 ao questionário sobre Aprendizagem.
2. Resultado de pesquisa constante do trabalho do Professor Felder (1994) na NCSU (North
Carolina State University) junto a 383 Professores Engenheiros.
64
Estilos de Ensino e de Aprendizagem de Professores
ENSINO
1
2
3
4
5
APRENDIZAGEM
Docentes
DDTP
III EE
Docentes
DDTP
III EE
NCSU
Concreto
80,0%
66,7%
Sensorial
40,0%
90,0%
36,0%
Abstrato
13,3%
11,1%
Intuitivo
46,7%
10,0%
61,0%
Conc + Abst
6,7%
22,2%
Sens + Int
13,3%
0,0%
03,0%
Visual
66,7%
44,4%
Visual
93,3%
90,0%
71,0%
Verbal
13,3%
50,0%
Auditivo
6,7%
10,0%
28,0%
Vis + Verb
20,0%
5,6%
Vis + Aud
0,0%
0,0%
01,0%
Indutiva
46,7%
38,9%
Indutiva
46,7%
30,0%
59,0%
Dedutiva
46,7%
55,6%
Dedutiva
46,7%
60,0%
39,0%
Ind + Ded
6,7%
5,6%
Ind + Ded
06,7%
10,0%
02,0%
Passiva
6,7%
16,7%
Reflexiva
46,7%
70,0%
61,0%
Ativa
86,7%
77,8%
Ativa
53,3%
30,0%
36,0%
Pas + At
6,7%
5,6%
Refl + At
0,0%
00,0%
03%,0
100,0%
44,4%
Sequencial
73,3%
70,0%
70,0%
Global
0,0%
44,4%
Global
20,0%
20,0%
27,0%
Seq + Gl
0,0%
11,1%
Seq + Gl
6,7%
10,0%
03,0%
Sequencial
DDTP: Dep. Desenho Técnico e Projetivo – UFJF, 1996
IIIEE:
III Encontro de Ensino de Engenharia – Itaipava/RJ, 1997
NCSU
North CarolinaState University (Felder, 1994)
Fonte: Organizado pelo autor
- QUADRO 01 O Quadro 02 mostra o resultado de levantamentos realizados:
1. Pelo autor onde o estudante deveria optar entre cada par de dimensões, em termos de sua
preferência pessoal:
§ junto a 21 estudantes de Engenharia da UFJF, participantes de um Workshop sobre
Ensino Aprendizagem na Engenharia realizado em 1996, na Semana do Instituto de
Ciências Exatas;
§ no III Encontro de Ensino de Engenharia (Itaipava, 1997), onde 18 estudantes
responderam ao questionário.
2. Resultado de pesquisa constante do trabalho do Professor Felder (1994) na NCSU (North
Carolina State University) junto a 251 Estudantes de curso de Graduação em Engenharia.
ESTILO DE APRENDIZAGEM
Nas questões abaixo, assinale a opção que mais se aproxima do SEU ESTILO PESSOAL
PREFERIDO DE APRENDER. Quando as duas opções satisfizerem assinale a que prepondera.
01. Como prefere receber a informação:
q intuitiva - (interna) percepção, pressentimento (via subconsciente)
q sensorial - (externa) cenas, sons, sensações físicas (via sentidos)
02. Sentido onde o conhecimento é melhor aprendido
q auditivo -sons, palavras, etc.
q visual - quadros, diagramas, símbolos, etc.
03. Organização do conhecimento
q dedutiva – princípios são preferidos, conseqüências e observações são deduzidas
q indutiva - fatos e observações são preferidos
04. Processamento do conhecimento
q ativa - discussões em grupo
q reflexiva - através de introspeção, reflexão solitária
05. Progressão na aquisição do conhecimento
q global - em grandes porções (a floresta)
q seqüencial - processo linear em partes contínuas (árvore a árvore)
Quem respondeu a questionário:
Professor: ¨
Estudante: ¨
65
66
Escola de Engenharia Departamento de Eletrônica
Caixa Postal 68.564 CEP 21.945-970 Brasil
email: [email protected]
Resumo
Por exigência da nova, as universidades estão discutindo as diretrizes curriculares que
nortearão os currículos universitários. Este trabalho pretende dar uma contribuição a essa
discussão, propondo um modelo de diretriz curricular para a Engenharia. Para isso iniciamos
por uma análise crítica da legislação pertinente e da aplicação da Resolução 48/76 na Escola
de Engenharia da UFRJ, de modo a embasar nossa discussão a partir dessa prática. A seguir
discutimos o perfil do engenheiro que devemos formar, estabelecendo as premissas gerais para
a formação desse engenheiro. Finalmente vamos considerar as tradições da Engenharia. Com
bases nesses três aspectos vamos definir as diretrizes curriculares, tentando resolver dois
aspectos contraditórios: as diretrizes devem ser o mais genérica possível para evitar que se
tornem um empecilho à renovação dos cursos, mas devem estabelecer uma uniformidade mínima
aos cursos de Engenharia, para que mantenhamos nossa identidade como engenheiros. Para
concluir este trabalho vamos discutir alguns parâmetros que devem ser estabelecidos, assim
como os conteúdos mínimos.
1. Introdução
A reforma curricular é uma prática permanente na Escola de Engenharia da UFRJ,
assim como nas demais escolas de engenharia, dada a evolução da sociedade e da
tecnologia, que coloca sempre novos desafios à Engenharia. Desde 1976 os currículos
de Engenharia tem obedecido à Resolução 48/76 [1], que fixa seus conteúdos mínimos,
bem como duração e áreas de habilitação. Estamos hoje discutindo uma reforma
curricular mais ampla, onde traçaremos a nova regulamentação que os cursos de
Engenharia deverão obedecer nos próximos anos. Para embasar essa discussão vamos
rever a legislação que a normatiza nas seções 2 a 5, procurando analisar seus aspectos
mais importantes. Na seção 6 vamos discutir os princípios que devem nortear as
diretrizes curriculares. Nas seções 7 a 9 vamos discutir as atitudes, competências,
habilidades e conteúdos que definiremos para a formação dos engenheiros. Na seção 10
discutiremos como integrar os conhecimentos separados nas várias disciplinas e
atividades. Na seção 11 discutiremos um conjunto de parâmetros que devem constar das
novas diretrizes curriculares. Na seção 12 discutiremos a avaliação dos currículos a
partir das diretrizes curriculares, e na seção 13 apresentaremos as conclusões finais
deste trabalho.
2. A Nova LDB.
Em dezembro de 1996 o Congresso Nacional decretou a Lei 9.394 [2], que estabeleceu
as “Diretrizes e Bases da Educação Nacional”. Em seu início, a LDB postula que a
educação deve ser “inspirada nos princípios de liberdade e nos ideais de solidariedade
humana, tem por finalidade o pleno desenvolvimento do educando, seu preparo para o
exercício da cidadania e sua qualificação para o trabalho”. A seguir lista vários
princípios básicos para o ensino, entre os quais podemos salientar, por serem de
interesse imediato para esta discussão, a liberdade de aprender, ensinar, pesquisar e
67
divulgar a cultura, o pensamento, a arte e o saber, o pluralismo de idéias e de
concepções pedagógicas, a garantia de padrão de qualidade, a valorização da
experiência extra-escolar e a vinculação entre a educação escolar, o trabalho e as
práticas sociais. Portanto as diretrizes curriculares devem ser discutidas a partir dessa
visão, que coloca a educação como uma prática social, e deve ser concebida para essa
prática social.
Em seu artigo 48 a LDB estabelece que os diplomas de cursos superiores terão validade
como prova de formação recebida, desvinculando portanto o diploma do exercício
profissional. Essa desvinculação é muito importante porque, principalmente no caso da
Engenharia, o exercício profissional tem exigido determinados conteúdos nas várias
habilitações, com um detalhamento que tem enrijecido os currículos. Ganhamos
portanto em flexibilidade. Os problemas que essa nova flexibilidade possam trazer à
prática profissional devem ser discutidos posteriormente com as organizações que
tratam do exercício profissional, desde que seja mantida a flexibilidade curricular que a
LDB oferece.
3. O Parecer 776/97 do CNE.
Em 3 de dezembro de 1997 o Conselho Nacional de Educação, órgão criado pela Lei
9.131 de 1997 em substituição ao CFE, emitiu o Parecer 776/97 [3], que tratou das
diretrizes curriculares para os cursos superiores, “visando assegurar a flexibilidade e a
qualidade da formação oferecida aos estudantes”. Para assegurar a flexibilidade nos
currículos o CNE propôs uma ampla liberdade às IES, limitando os conteúdos
específicos definidos nas diretrizes curriculares a no máximo 50% da carga horária total
dos cursos. Quanto à qualidade o CNE criticou os currículos mínimos anteriores, por
não terem “garantido a qualidade desejada”.
Cabem aqui duas ressalvas a essa crítica do CNE. Em primeiro lugar um currículo
mínimo não garante qualidade. No máximo ele pode estabelecer algumas premissas
necessárias a qualquer currículo com qualidade, mas essa qualidade deve ser garantida
através de um processo dinâmico de aplicação e avaliação, do contrário pode ficar a
impressão de que não temos qualidade apenas por uma má formulação dos currículos, e
portanto no futuro bastará apenas formularmos bem as diretrizes curriculares para
termos qualidade, ocultando a necessidade de um processo permanente de controle de
qualidade. Essa indução a erro é tão forte, que influenciou o próprio CNE, o que leva à
segunda ressalva acima referida: o CNE, para assegurar a qualidade, propôs uma série
de condições para as diretrizes curriculares, mas nunca se referiu a um processo de
avaliação! Sua proposta então pode nos levar à mesma situação em que estávamos antes
das diretrizes curriculares.
4. O Edital 04.
Em 10 de dezembro de 1997 o MEC tornou público o Edital 04 [4], que convocou as
IES a apresentarem propostas para as novas diretrizes curriculares, e estabeleceu
algumas orientações para as mesmas. O Edital 04 reafirmou que as diretrizes
curriculares devem permitir uma ampla flexibilidade para o estabelecimento de
conteúdos curriculares, assim como para o estabelecimento das denominações de
diferentes formações e habilitações. Uma inovação importante foi a exigência de que as
diretrizes não se restrinjam a regras para a organização de conteúdos curriculares, mas
que obriguem também a que os currículos definam as competências e habilidades que os
68
egressos deverão ter. Ao lado disso, e no mesmo sentido, o Edital valorizou os estágios
e outras atividades complementares, que podem ser importantes para a integração do
saber acadêmico à prática profissional.
Dentro do princípio de flexibilização dos currículos, o Edital propôs que os cursos
possam ter uma estrutura em módulos, e que os mesmos possam ser ministrados
seqüencialmente. Apesar desta ser uma proposta aparentemente interessante, no mesmo
sentido de flexibilização, ela traz em si um risco muito grande. Por uma necessidade de
organização das atividades escolares, o conhecimento hoje já é modularizado em
disciplinas, na sua maior parte estanques, criando-se uma perda de conhecimento: a
visão global. Ao dividirmos um sistema em partes, sabemos que estamos perdendo
alguma coisa do sistema, que está presente apenas no todo e não está nas partes. No
ensino da Engenharia a partição do conhecimento do engenheiro em disciplinas faz com
que ele perca a visão global e perca a visão dos inter-relacionamentos existentes entre as
várias disciplinas. A modularização pode reforçar negativamente este problema.
Dada a evolução rápida da tecnologia, para permitir que nossos egressos tenham as
bases para acompanhar essa evolução, os currículos devem apontar para a formação de
profissionais com uma atitude de permanente renovação, e para o reforço dos
conhecimentos em ciência básica. Este último objetivo no entanto é contraditório com a
modularização, pois a mesma implica em módulos fechados e objetivos, que são
adequados para o estudo de conhecimentos práticos e aplicados, mas não para o
desenvolvimento de conhecimentos em ciência básica e sua conexão com os
conhecimentos aplicados.
Finalmente uma crítica aos prazos propostos pelo Edital, muito exíguos. O Edital foi
publicado em dezembro de 1997, e o prazo para a apresentação de propostas se
encerrava a 3 de abril de 1998. Levando-se em conta que dezembro é o encerramento do
ano letivo, e que as férias nas IES são marcadas em geral em janeiro ou fevereiro, podese ver que só restou um mês para que as IES se articulassem interna e externamente para
o desenvolvimento de propostas. O Mec posteriormente prorrogou o prazo para 29 de
maio, mas de qualquer maneira ficou uma atividade sem a devida discussão. Assim
teremos uma definição de cima para baixo das diretrizes curriculares, perdendo-se o
maior proveito desta atividade: a possibilidade de fazer uma ampla participação da
sociedade na discussão, preparando-se assim o caminho para o processo posterior de
implantação das diretrizes. Neste sentido parece-nos que é ainda tempo de corrigir esse
problema, reabrindo a discussão do tema a nível nacional, dando mais tempo para o
desenvolvimento de novas propostas e, principalmente, novas discussões e articulações
entre os interessados.
5. A Aplicação da Resolução 48/76.
Certamente não se pode discutir as diretrizes curriculares para a Engenharia, sem
discutir criticamente nossa prática na aplicação das normas que regiam a definição dos
currículos de Engenharia, e como essas normas afetaram negativa ou positivamente essa
prática. Como desde 1976 a definição de currículos na Engenharia esteve normalizada
pela resolução 48/76 do CFE [1], devemos iniciar discutindo essa resolução e sua
aplicação.
A Resolução 48/76 [1] trata do currículo mínimo para os cursos de Engenharia,
definindo seus conteúdos curriculares mínimos. A principal crítica que se pode fazer a
essa resolução é seu enfoque informativo. Essa limitação levou à definição de currículos
69
apenas como um conjunto de disciplinas que cobriam as matérias do currículo mínimo,
sem especificar os objetivos de formação pretendidos por esses currículos e, como
conseqüência, inviabilizando uma avaliação desse aspecto na formação dos
engenheiros.
Ela tem um detalhamento exagerado dos conteúdos curriculares para as várias
habilitações, e é também rígida na definição das mesmas. Essa rigidez limitou a
evolução dos currículos, impediu uma diferenciação dos mesmos na busca por
adequação às características regionais no país, e dificultou o desenvolvimento de áreas
novas e interdisciplinares.
A Resolução 48/76 [1] recebeu a influência da estrutura curricular da época, que
propunha um ciclo básico para as IES. Apesar da intenção desse ciclo ser interessante,
na prática trouxe uma separação artificial entre o ciclo básico, onde os alunos deveriam
aprender ciência básica, e o ciclo profissional, onde os alunos deveriam aprender os
conhecimentos profissionais, problema este discutido em [5]. Esta divisão abrupta
resultou num ciclo básico sem identidade, desestimulante para os alunos, que não
reconheciam a Engenharia no que estavam estudando nos dois primeiros anos, assim
como não compreendiam porque estavam estudando aqueles conhecimentos, por
estarem completamente separados de sua utilização como embasamento teórico de
conhecimentos profissionais. Certamente esse problema não é de responsabilidade
apenas da Resolução 48/76 [1], mas foi reforçado por ela.
Apesar desses aspectos negativos, deve-se reconhecer que a Resolução 48/76 [1] foi
importante por definir um padrão mínimo para os cursos de Engenharia, permitindo
manter uma identidade nacional para o engenheiro brasileiro. Essa identidade permite
hoje que tenhamos uma facilidade para a troca de experiências a nível nacional, assim
como para manter projetos nacionais de educação continuada. Por outro lado, este
padrão viabiliza atender outros objetivos, como por exemplo, permitir a transferência de
alunos entre cursos de Engenharia. Estes aspectos positivos justificam manter-se uma
normalização mínima na forma de diretrizes curriculares, apenas aumentando a
flexibilidade nas diferenciações.
6. Princípios para as Diretrizes Curriculares.
Ao discutir a LDB [2], o Parecer 776/97 [3], o Edital 04 [4] e a Resolução 48/76 [1], já
salientamos os princípios constantes desses documentos que se aplicavam às diretrizes
curriculares. Lopes e outros [6] propõem que deve-se formar profissionais vinculados
criticamente ao mercado de trabalho, para que produzam conhecimento e enfrentem as
questões sociais. Sousa em [5] e [7] discute a adequação dos engenheiros ao mercado de
trabalho não como um mero processo de submissão às necessidades imediatas do
mercado de trabalho, mas como um processo crítico e inovador, onde devemos formular
o perfil de nossos engenheiros para um novo mercado de trabalho e uma nova sociedade
que queremos formar. Hoje a submissão completa à chamada globalização pode levar o
Brasil a abrir mão do desenvolvimento tecnológico. Neste caso não será mais necessário
formar engenheiros com capacitação para tal desenvolvimento, mas apenas para
adequar a tecnologia importada às condições locais. Nossa opção é pela formação de
engenheiros com capacitação para inovar e desenvolver tecnologia, mesmo em áreas
onde não inovamos hoje. A formação de uma massa crítica nessas áreas certamente será
uma das condições para que no futuro se desenvolva tecnologia. Como decorrência, o
engenheiro deve ter um forte conhecimento em ciência básica, e uma formação
generalista que lhe permita trabalhar em áreas novas e interdisciplinares.
70
Sempre houve uma preocupação com a formação humanística dos engenheiros, mas a
capacidade transformadora da Engenharia tomou proporções jamais imaginadas, o que
aumentou a necessidade de se discutir as conseqüências do trabalho do engenheiro sobre
a sociedade e sobre a natureza. Portanto, como está destacado em [8], os cursos de
Engenharia tem de ser vistos a partir de uma perspectiva social e ecológica, que deve
determinar as diretrizes curriculares. Em [9] há uma proposta muito interessante do
“Worcester Polythechnic Institute”, de Massachussets, EUA, que propõe a presença de
disciplinas sobre humanidades/ciências sociais em todos os períodos letivos, dada a
importância que tal conhecimento deverá ter para os engenheiros norte-americanos no
século XXI.
Em [8] está discutida a formação generalista do engenheiro. Com a evolução rápida da
tecnologia, os conhecimentos especialistas, em geral relativos a técnicas especializadas,
ficam rapidamente obsoletos. Uma formação mais generalista e com forte enfoque em
ciência básica, certamente permitirá aos engenheiros acompanharem melhor o
desenvolvimento da tecnologia, e participarem criativamente de áreas novas e
interdisciplinares, além de terem mais aptidão para trabalhar em equipes multidisciplinares.
As diretrizes curriculares devem definir o perfil profissional para todo engenheiro. Cada
IES deverá ter liberdade para definir suas modalidades, procurando apenas utilizar
denominações abrangentes e de uso consagrado. O CNE deve oferecer uma consultoria
permanente relativa à denominação das modalidades, para que se tente evitar uma
multiplicidade desnecessária de denominações. Essa consultoria deve ser no sentido de
uma orientação, mas não com o caráter de obrigatoriedade, inclusive para que se
permita, quando for o caso, que se criem modalidades com novas denominações.
Por fim um dos princípios mais importantes, e que já foi acima citado: as diretrizes
curriculares devem ter como centro a formação dos engenheiros, e não sua informação.
Neste sentido, baseados nos princípios aqui expostos vamos definir, como parte das
diretrizes curriculares, em primeiro lugar as atitudes, competências e habilidades que os
engenheiros devem ter, para só depois passar a definir os conteúdos curriculares
mínimos.
7. Atitudes.
Para a correta formação dos engenheiros, as diretrizes curriculares devem iniciar
especificando as atitudes que desejamos desenvolver nos profissionais da área da
Engenharia, e que fazem parte dos objetivos curriculares. De acordo com [6], [8], [10],
[11], [12] e [13], essas atitudes podem ser descritas como compromissos com:
• A socialização do conhecimento e a pluralidade de concepções;
• As necessidades sociais da maioria da população e a luta contra toda forma de exploração,
opressão ou discriminação dos seres humanos;
• A ética profissional e a responsabilidade social e ambiental;
• A inovação e a atualização profissional permanente;
• Uma postura proativa e empreendedora;
• A defesa da cultura e da sociedade brasileira.
8. Competências e Habilidades.
71
Como na seção anterior, as diretrizes curriculares devem especificar as competências e
habilidades que desejamos desenvolver em nossos engenheiros, e que também devem
fazer parte dos objetivos curriculares. De acordo com [6], [7], [8], [10], [11] e [12] elas
podem ser descritas como competências para:
• Criar e utilizar modelos para a concepção e análise de sistemas, produtos e processos;
• Planejar, supervisionar, elaborar, coordenar e executar projetos de Engenharia, bem como
operar, manter e executar o desuso de sistemas e processos;
• Dominar e aplicar a legislação pertinente e as normas técnicas brasileiras e internacionais;
• Dominar as técnicas computacionais;
• Ter proficiência na comunicação oral e escrita e ser capaz de ler, interpretar e se expressar
por meios gráficos e modelos icônicos;
• Gerenciar problemas administrativos, sócio-econômicos e do meio ambiente;
• Trabalhar em equipes multidisciplinares;
• Ter visão sistêmica dos produtos e processos produtivos.
9. Conteúdo Curricular Básico.
Apesar de termos dito que o mais importante é a formação, sem dúvida devemos
discutir também o conhecimento que consideramos imprescindível para qualquer
engenheiro. Como estamos propondo que as IES tenham liberdade para a definição de
suas modalidades, nas diretrizes curriculares devemos incluir apenas o conhecimento
comum a todos os engenheiros, e especificá-lo de uma forma abrangente, sem
detalhamentos exagerados. Esse conhecimento forma então o conteúdo curricular
básico, e conforme [11], [13], e [14], pode ser assim descrito:
• Matemática e Estatística: Cálculo (integral e diferencial a “n” dimensões, equações
diferenciais), geometria analítica, álgebra linear, probabilidade e estatística;
• Física: Medidas, mecânica (cinemática, estática, dinâmica), termodinâmica, eletricidade,
mecânica quântica, ótica, relatividade, física atômica e nuclear, mecânica dos fluidos;
• Química: Estrutura da matéria, química geral e processos químicos.
• Físico-química: eletroquímica, equilíbrio, soluções, cinética das reações;
• Materiais: Física do estado sólido, propriedades características dos materiais metálicos,
cerâmicos e poliméricos;
• Biologia: A biosfera e seu equilíbrio;
• Computação: Computadores e redes, linguagens e técnicas de programação, estruturas de
dados, bancos de dados, simulação e integração da produção por computador;
• Expressão Gráfica: Representação de formas e dimensões, convenções e normalização,
projeto assistido por computador e manufatura assistida por computador;
• Economia: Matemática financeira, microeconomia, macroeconomia, economia brasileira.
• Sociologia: O desenvolvimento da técnica e seu impacto social, a divisão do trabalho, a
sociologia do trabalho aplicada à engenharia;
• Psicologia: Psicologia aplicada às relações de trabalho e às interfaces homem-máquina;
• Engenharia de Produção: Projeto do posto de trabalho, projeto de sistemas de produção,
metodologia de projetos de unidades produtivas;
• Eletro-eletrônica: Circuitos, componentes, dispositivos, instrumentação;
• Metodologia: Metodologia e tecnologia, metodologia do projeto em engenharia, fontes de
informação em ciência e tecnologia;
• História: A evolução das tecnologias;
• Filosofia: Epistemologia e filosofia da ciência e da técnica;
• Comunicação: Redação e interpretação de textos em Português e em língua estrangeira.
10. A Integração Curricular.
72
Na seção 4 já tocamos em um problema que ocorre em toda estrutura de ensino baseada
em disciplinas. A modularização do conhecimento em disciplinas estanques, com seus
objetivos particulares, fragmenta o conhecimento, fazendo com que se perca uma parte
desse conhecimento: a visão global e os inter-relacionamentos entre os vários
fragmentos. Em uma estrutura curricular devemos nos preocupar com atividades que
tenham como objetivo recuperar esses aspectos perdidos, e possam realizar uma
integração curricular.
Em [6] e [11] este problema é discutido, e concordando com suas conclusões,
propomos que nas diretrizes curriculares para a Engenharia conste a obrigatoriedade da
realização de projetos que exijam o conhecimento discutido em várias disciplinas, e
assim cumpram este papel de integração curricular. Como além disso esses projetos
dependem da iniciativa dos alunos, são fundamentais para a formação de engenheiros
com iniciativa para a resolução de problemas. Apesar disso, não se pode esperar que em
apenas uma atividade de um curso, se consiga recuperar uma visão integrada e uma
atitude ativa. É altamente recomendável que durante o curso, se possível a cada
semestre, sejam desenvolvidos projetos ou atividades voltados a problemas concretos,
que exijam o conhecimento já visto no curso, e onde o aluno possa relacionar o estado
da arte e o estado da técnica, exercendo sua criatividade tecnológica em projetos de
Engenharia.
11. Parâmetros.
A resolução 48/76 [1] estabelecia alguns parâmetros curriculares numéricos para a carga
horária mínima e para alguns outros itens. Estes parâmetros estão discutidos em [11], e
apesar de ser necessário deixar uma grande flexibilidade para as instituições definirem
seus currículos, alguns parâmetros devem ser mantidos para que se tenha padrões
mínimos para a organização dos currículos, e se mantenha o aspecto positivo da
identidade curricular mantida pela Resolução 48/76 [1], como está discutido na seção 5
deste trabalho. Esses parâmetros podem ser os seguintes:
•
•
•
•
Carga horária mínima do currículo: A resolução 48/76 [1] estabelecia um mínimo de 3.600
horas para as disciplinas que compõem os cursos de Engenharia. Esse mínimo sempre se
mostrou razoável e deve ser mantido. Portanto em todo curso de graduação em Engenharia
deve-se manter a carga horária mínima de 3.600 horas para todas as atividades curriculares,
sejam elas disciplinas com atividades teóricas e/ou práticas, atividades de projeto, ou outras
atividades especificadas no currículo com sua respectiva carga horária.
Tempo de integralização: A Resolução 48/76 [1] estabelecia um tempo de integralização do
curso de 4 a 9 anos. Na prática esse tempo sempre foi de 5 a 9 anos, a não ser em poucos
casos excepcionais. Inclusive se tomarmos a carga horária de 3.600 e a dividimos por 10
períodos (5 anos em semestres de 15 semanas), teremos uma carga horária semanal mínima
de atividades de 24 horas, o que é perfeitamente razoável. No entanto para resolver algum
caso excepcional, pode-se estipular o tempo de 4,5 a 9 anos para a integralização curricular.
Estágio supervisionado: A resolução 48/76 [1] estabelecia um mínimo de 30 horas para
estágio supervisionado. Dada a importância do estágio na formação do engenheiro, esse
tempo deve aumentar para 90 horas como mínimo. e englobar nesse tempo tanto atividades
tipicamente de estágio tecnológico, como outras atividades que podem também contribuir
para a formação do aluno, como bolsas de iniciação científica ou tecnológica.
Disciplinas opcionais: Nunca houve uma definição sobre um mínimo de disciplinas
opcionais, o que permitia currículos apenas com disciplinas obrigatórias. Deve-se exigir que
no mínimo 10% do tempo das disciplinas dos currículos deva ser em disciplinas opcionais,
para permitir que os alunos tenham necessariamente um certo grau de decisão sobre sua
formação, e que os currículos não sejam as estruturas rígidas e fechadas como temos em
73
muitos casos. Além disso, um currículo com disciplinas opcionais pode evoluir mais
facilmente, pois a área opcional pode ser alterada sem que isso signifique a necessidade de
um novo currículo, o que não acontece com alterações em disciplinas obrigatórias.
• Ensino prático e teórico: Também aqui nunca foi estabelecido nenhum parâmetro, o que em
princípio permitia cursos apenas teóricos. Como a parte prática e aplicada dos cursos é
fundamental para a formação de um engenheiro, deve-se estabelecer um mínimo de 20% do
tempo das atividades curriculares para atividades práticas e aplicadas. Esse mínimo deve ser
coberto pelas atividades práticas das disciplinas, pelas atividades de projeto, assim como
outras atividades de estágio ou iniciação.
12. Avaliação.
Conforme está em [10], não podemos discutir as diretrizes curriculares sem discutir
também o processo de avaliação para os currículos que sigam essas novas diretrizes
curriculares. Essa postura é comum para nós engenheiros, pois planejado um processo,
no caso o ensino baseado em determinadas diretrizes curriculares, faz parte de nosso
trabalho organizar como gerenciaremos esse processo e como o avaliaremos. Neste caso
há um aspecto muito importante que confere um valor particular à discussão da
avaliação: estamos mudando o enfoque das diretrizes curriculares de informativo para
formativo. Logo nossa avaliação que era baseada na informação, deverá passar a avaliar
a formação dos egressos. Certamente estaremos frente a um novo desafio, pois não
estamos acostumados a este tipo de avaliação, e ele não poderá se realizar em um
processo concentrado, como as provas que medem o domínio sobre determinado
conteúdo programático.
Para avaliar a formação, deveremos ter um processo mais complexo, que deverá avaliar
o egresso diante de várias situações diferenciadas, que permitam avaliar os objetivos
pretendidos quanto à formação. Por exemplo, para avaliar a atitude de compromisso
com a atualização profissional permanente, será necessário avaliar os egressos diante de
um processo de mudanças, seja na tecnologia, seja no ambiente social, que exijam
novos conhecimentos ou posturas. Fica claro com este exemplo que não estamos diante
de um processo de avaliação pontual, mas com um processo multifacetado e com
desdobramentos no tempo. Para avaliar os currículos baseados nestas novas diretrizes
curriculares, deveremos então realizar várias avaliações sobre os egressos, que
permitam medir suas atitudes, hábitos e competências, e compará-las com os objetivos
curriculares.
Deve-se chamar a atenção aqui para a avaliação dos cursos superiores que o Mec está
realizando, pois ela incorre em dois erros. Primeiro, ela é uma avaliação baseada
exclusivamente na avaliação da informação. Se for mantida desta forma, estará
invalidando toda a mudança de enfoque das diretrizes curriculares, e todo o discurso
sobre formação será letra morta.
Segundo, é um processo único a nível nacional, o que destrói toda a possibilidade de
flexibilidade e organização curricular que leve em conta as necessidades locais e
regionais. Uma vez caracterizado o conteúdo que o Mec exige nas avaliações, todas as
IES passarão a adotar esse conteúdo em seus cursos para obterem uma boa
classificação. Aliás há a experiência negativa dos vestibulares que deveria também ser
levada em conta neste caso. A homogeneização dos vestibulares e sua forma de provas
objetivas de múltipla escolha, levou a um retrocesso no segundo grau, que passou a
adestrar os alunos para esse tipo de prova, perdendo a perspectiva da formação dos
74
alunos. Alterações recentes nos vestibulares mudaram essa situação, com resultados
positivos sobre o segundo grau.
O processo de avaliação para as novas diretrizes curriculares deverá estar de acordo
com essas diretrizes. No caso presente, ele deverá ser um processo que avalie a
formação dos egressos e seu comportamento profissional, caso contrário a avaliação
poderá simplesmente destruir os objetivos projetados nas diretrizes.
13. Conclusão.
Procuramos neste trabalho dar uma contribuição à formulação das novas diretrizes
curriculares para a Engenharia. Para isso partimos de uma avaliação de nossa prática
anterior com a legislação que orientava os currículos, procurando seus pontos positivos
e negativos, para reforçar os primeiros e eliminar os últimos. Neste sentido cabe a
crítica a todo processo de discussão do Mec sobre as diretrizes curriculares, que deveria
ter partido de uma avaliação crítica da legislação anterior e não o fez, abrindo assim o
caminho para continuarmos a repetir os mesmos erros.
Como aspecto fundamental desta proposta está a mudança do enfoque das diretrizes
curriculares, que passa de informativo para formativo. Seguramente esta deve ser a
principal mudança nas diretrizes curriculares, e a que implicará em maiores alterações
em nossa prática pedagógica e em nossas avaliações.
Finalmente chamamos a atenção para o fato de estarmos propondo profissionais
engajados na superação dos problemas da sociedade brasileira, com compromissos
éticos, sociais e ambientais, e com compromissos com a atualização permanente e a
inovação tecnológica. Certamente será um grande desafio estabelecermos tais diretrizes
curriculares, e cursos de acordo com elas, mas só poderemos pensar em um Brasil
grande com grandes objetivos.
14. Referências
[1] Resolução 48/76 do Conselho Federal de Educação, 1976.
[2] Lei de Diretrizes e Bases da Educação - Lei No 9.394 de 20 de dezembro de 1996.
[3] Parecer 776/97 do Conselho Nacional de Educação, 3 de dezembro de 1997.
[4] Edital 04 de 10 de dezembro de 1997 do Ministério de Educação e do Desporto.
[5] SOUSA, A. C. G. de, “O Ensino na Escola de Engenharia no Ano 2000”, Engenho e Arte,
ano 1, número 3, março 1988.
[6] LOPES, Alice Ribeiro Casimiro, MOREIRA, Antônio Flávio Barbosa, CARVALHO,
Marlene Alves de Oliveira, “Diretrizes Curriculares para o Ensino Superior”, documento
publicado pela SR-1/UFRJ, Rio de Janeiro, maio de 1998.
[7] SOUSA, A. C. G. de, “O Ensino na EE/UFRJ no Ano 2000”, anais da XXXXII Reunião
Anual da SBPC, julho de 1990.
[8] SOUSA, A. C. G. de, “A Formação de Engenheiros para os Tempos Atuais”, anais do XII
Simpósio Nacional de Ensino de Física, Belo Horizonte, 1997.
[9] CHRISTIANSEN, Donald, “New Curricula”, IEEE Spectrum, V. 29 N. 7, julho 1992.
[10] Proposta de Minuta da Abenge para as Diretrizes Curriculares - Versão 4.0 de 29/06/1998.
[11] “Diretrizes Curriculares”, Congregação da Escola de Engenharia da UFRJ, maio de 1998.
[12] DERTOUZOS, Michael L., LESTER, Richard K., SOLOW, Robert M., and The MIT
Commission on Industrial Productivity, “Made in America - Regaining the Productive Edge”,
MIT Press, Massachusetts, EUA, 1992.
[13] SOUSA, A. C. G. de, “A Formação Computacional do Engenheiro”, anais do XXIV
Congresso Nacional de Ensino de Engenharia, Fortaleza, 1996, anais do II Encontro de Reforma
de Ensino de Engenharia, EE/UFRJ, Teresópolis, 1996.
75
[14] SOUSA, A. C. G. de, “O Ensino de Computação Básica no Curso de Engenharia”, anais do
XXV Congresso Nacional de Ensino de Engenharia”, Salvador, 1997.
76
O perfil da avaliação discente na Escola de Engenharia da
UFRJ
Nascimento, Jorge Luiz do
UFRJ, Escola de Engenharia, Departamento de Eletrotécnica
Serra, Eduardo Gonçalves
UFRJ, Escola de Engenharia, Departamento de Eng. Naval
Resumo
As transformações que vem ocorrendo na estrutura da produção industrial em todo o planeta
traz conseqüências diretas na formação do engenheiro e na própria caracterização da profissão,
impondo mudanças na sua formação. Desta forma, redobram-se as atenções nas instituições de
ensino, levando-as a repensar currículos, instalações e práticas pedagógicas. Neste contexto, os
meios de avaliação merecem especial destaque, pois este esforço requer não apenas uma
aferição da qualidade dos processos de formação em uso, como também uma análise dos
caminhos de mudança para o aperfeiçoamento dos sistemas de ensino como um todo.
O presente trabalho mostra os resultados da primeira fase de uma pesquisa
que tem como objetivo inicial o levantamento do perfil da avaliação discente em
uso na Escola de Engenharia da UFRJ, buscando-se identificar suas ligações na
realimentação do processo pedagógico e sua adequação às necessidades da
formação dos engenheiros para os novos desafios de nossos dias. Iniciou-se com
o envio de um questionário para 34 docentes da EE/UFRJ, mediante sorteio,
obtendo-se respostas, correspondentes a 10 % do total dos docentes. Feita a
quantificação e a tabulação das respostas, foi realizada uma análise do seu
conteúdo. Os resultados foram interpretados segundo a visão do ensino, o nível
de conhecimento pedagógico e a visão da profissão.
Foi possível identificar a predominância de uma visão fragmentada do
conhecimento pedagógico, ainda que certos pontos estejam majoritariamente
presentes. A coerência das respostas de um conjunto definido de questionários,
no entanto, indica que há um grupo significativo, ainda que minoritário, de
professores que parece ter maior domínio da pedagogia.
O trabalho realizado conseguiu identificar, também, padrões
predominantes das correntes pedagógicas aplicadas na formação de
engenheiros na EE/UFRJ. Foi possível, ainda, observar que há mudanças em
curso.
O aprofundamento deste trabalho prosseguirá no rumo da obtenção de um
melhor entendimento destas questões, identificando causas e propondo ações
para o aprimoramento do processo.
1. INTRODUÇÃO
A intensa e veloz transformação que vem ocorrendo na estrutura da produção industrial
em todo o planeta, com a introdução de novas tecnologias de processo e gestão da
produção, a utilização massiva de meios computacionais na indústria e nos serviços, e a
difusão de informações na sociedade, em escala crescente, num contexto de
globalização da economia, traz consigo conseqüências diretas na formação do
engenheiro, na própria definição e caracterização da profissão e, por conseguinte, nas
demandas de sua formação.
77
Desta forma, instituições de ensino, cursos, especializações, currículos, disciplinas,
instalações e práticas pedagógicas no ensino de engenharia vêm merecendo atenção
redobrada, apontando para a melhoria da formação dos engenheiros e sua adequação à
necessidade dos tempos atuais. Os meios de avaliação merecem especial destaque, pois
este esforço requer não apenas uma aferição da qualidade dos processos de formação
em uso, como também uma análise dos caminhos de mudança para o aperfeiçoamento
dos sistemas de ensino como um todo.
Esta pesquisa teve como fim inicial o levantamento do perfil da avaliação discente em
uso na Escola de Engenharia da UFRJ, e buscou-se identificar suas ligações na
realimentação do processo pedagógico e sua adequação às necessidades da formação
dos engenheiros para fazer frente aos desafios de nossos dias. A contribuição do
processo de avaliação para a construção do conhecimento pedagógico próprio para o
Ensino de Engenharia foi outra finalidade perseguida neste trabalho.
2. REFERÊNCIAS TEÓRICAS
A avaliação é parte fundamental do processo ensino-aprendizagem (Abreu e Massetto,
1994) e deve ser, de acordo com os mesmos autores, um processo pensado, contínuo,
cumulativo, possibilitando o planejamento pedagógico coerente e conseqüente com os
objetivos propostos para a aprendizagem. Deve voltar-se, ainda segundo os mesmos
autores, para o desempenho do aluno, não devendo ser empreendido aprioristicamente
nem restrito à fase final do curso, e precisa, ao mesmo tempo, incidir sobre o professor e
sobre a adequação ou não do plano e, fomentar a capacidade de registro. É um processo
ascendente, com desvios e retrocessos, pressupondo, também, a atividade de
autoavaliação.
Se restrito a provas, segundo Chadwick e Rojas (1980), a medição de resultados não
tem flexibilidade. Por outro lado, de acordo com os mesmos autores, o julgamento por
especialistas tende ao subjetivismo. Há que estabelecer, ainda para estes autores, bases
de comparação, com o acesso a desempenhos prévios ou entidades similares, com
objetivos estabelecidos ou um padrão ideal. Os propósitos da atividade de avaliação são,
para eles, o conhecimento da natureza de algo existente, a busca da informação
necessária para o aprimoramento de um processo e a realização de julgamentos. A
avaliação educacional deve pautar-se pelo sistema, envolvendo o contexto, a entrada, os
processos, os materiais e os produtos.
Referindo-se à avaliação dos docentes, Kourganoff (1990) analisa que a qualidade
pedagógica dos professores e as características dos alunos são dois aspectos pouco
conhecidos da atividade de ensino superior, recomendando que esta avaliação seja
realizada no longo prazo, passando por sondagens entre colegas e entre os estudantes,
no curto e no longo prazos.
3. METODOLOGIA
A pesquisa iniciou-se com o envio de um questionário, elaborado a partir de consultas a
especialistas, realizadas com base em um modelo tentativo, a 34 docentes de todos os
departamentos da EE/UFRJ, mediante sorteio, sem qualquer identificação do
respondente. Foram obtidas 25 respostas, correspondendo a 10 % do total dos docentes
da EE/UFRJ.
78
Feita a tabulação das respostas (e a quantificação das respostas dissertativas), foi
realizada uma análise do seu conteúdo, sendo, em seguida, tecidas as conclusões e
recomendações para o prosseguimento do trabalho.
4. O PERFIL DA AMOSTRA
Os professores pesquisados trabalham, majoritariamente, no regime de 40 horas com
DE (85,2%), sendo que 71,5% têm Doutorado e os 28,5% restantes têm Mestrado.
Cerca de 47,8% têm idade entre 35 e 45 anos, sendo 43,5% com mais de 46 anos e 8,7%
menos de 34 anos. A amostra revelou, ainda, que 85,7% dos pesquisados são do sexo
masculino.
5. RESULTADOS
A quase totalidade (95,8%) elabora planos de curso e planos de aulas. O tipo de aula
predominante é o expositivo (96,0%), havendo a combinação, ao longo dos cursos, com
atividades de exercícios de fixação (70,8%), trabalhos em grupo(62,5%), aulas práticas
em campo ou em laboratório (45,8%), projetos (41,0%), pesquisas (29,2%), e debates
(20,1%). A leitura de referência é recomendada por 41% dos docentes pesquisados, e
29,2% recomendam, ainda, leitura opcional.
As provas constituem o tipo mais comum de avaliação empregado (95,8%), sendo que:
51,8% são do tipo teórico e 58,3% dadas sem consulta a livros ou apontamentos. As
questões objetivas predominam (61,9%) e 70% dos profesores pesquisados estipulam o
tempo de 02 horas para a realização das provas. As provas são combinadas com outras
formas de avaliação: 8% propõem trabalhos teóricos individuais, 36% exigem trabalhos
teóricos em grupo, 44% realizam trabalhos práticos individuais e 48% programam
trabalhos práticos em grupo. As listas de exercícios com notas são usadas por 24% dos
professores pesquisados, enquanto 12% atribuem notas de participação para os alunos.
Nenhum docente pesquisado propõe sistemas de autoavaliação.
Os gabaritos são distribuídos, após a realização das atividades de avaliação, por 12 %
dos professores. Quanto à distribuição dos conteúdos pelas diferentes avaliações
realizadas ao longo do curso, 57% dos docentes as diferenciam por grau de dificuldade.
Quanto ao percentual dos conteúdos dados exigido nas diferentes avaliações, 72%
afirmam que cobram mais de 90% de todo a matéria vista. A distribuição destes
conteúdos é feita de maneira uniforme, ao longo do curso, por 52,9% dos professores,
sendo que 29,4% os distribui de maneira proporcional e 17,6% de forma cumulativa.
Quanto aos controles e registros, 78,9% dos respondentes afirmaram que não registram
quaisquer incidentes e 75% mantém o diário de classe atualizado.
A avaliação, para 76% dos entrevistados, serve para orientar a prática do professor,
enquanto 36% entendem que esta atividade serve de referência para o aluno saber o que
falta e 48% afirmam que a avaliação faz repensar a disciplina como um todo. Para 74%
dos pesquisados, o tipo de avaliação não interfere no resultado do curso. Para 88% dos
professores consultados, no entanto, o tipo de avaliação deve ser adequado a cada
disciplina.
Cerca de 64,7% dos entrevistados responderam que o aluno rende mais em trabalhos e
na opinião de 85% dos professores, o aluno prefere, em geral, este tipo de avaliação,.
A avaliação do curso junto aos alunos é feita por 42,3% dos pesquisados.
79
Quanto ao que se espera do aluno (não foram dadas, no questionário, opções prévias de
resposta, tendo sido obtidas, portanto, respostas variadas em conteúdo, enfoque e
extensão) as respostas foram divididas em três grupos: o primeiro caracteriza-se por
termos como “desempenho” e “aproveitamento do aluno”, representando 64% do total,
enquanto respostas apontando para a “capacidade crítica do aluno” e “aprender a
aprender” estão presentes em 27% das respostas, situando-se no segundo grupo. Um
terceiro grupo (com superposições) congrega respostas como “visão sistêmica do
aluno”, “visão ética”, “capacidade de trabalhar em situações reais ou situações práticas”,
representando 13% do total.
Quanto ao objetivo da avaliação, os mesmos três grupos se repetem: para 78%, o
objetivo é “verificar o aprendizado”, a “fixação dos conteúdos” ou se o aluno “entendeu
a matéria”, enquanto que, para 18%, trata-se de averiguar a “capacidade crítica do
aluno” ou a “capacidade de pensar”. Um terceiro grupo, com 8 % das respostas,
menciona a “capacidade de lidar com situações reais” e “reforço da interação entre
professor e aluno.
6. ANÁLISE
Os resultados da tabulação das respostas podem ser interpretados segundo três eixos
principais: a visão do ensino, o nível de conhecimento pedagógico e a visão da profissão
(e da construção do conhecimento no campo da Engenharia), presentes entre os
docentes.
Quanto à visão do ensino, parece predominar a concepção tradicional, ou seja, a de que
o professor é o centro do processo ensino-aprendizagem, sendo por ele organizada e
administrada a transmissão do conhecimento. Esta visão se revela na forma expositiva
das aulas, na utilização de provas como principal meio de avaliação, na não distribuição
de gabaritos, na percepção do objetivo da atividade de avaliação como o de aferir a
absorção do conhecimento ou a fixação dos conteúdos, na cobrança de mais de 90%
dos conteúdos dados no curso e na expectativa de que o aluno tenha um bom
desempenho, atenção, entendimento ou aproveitamento.
Aparece em seguida, com um peso considerável, a visão do fazer e da experimentação,
característica da Escola Nova, em que o professor compartilha a condução do processo
com a turma, propõe trabalhos de campo, busca trazer para a sala de aula situações da
vida real. Esta visão está presente nos trabalhos práticos como forma de avaliação, nos
projetos e no incentivo à participação dos alunos nas aulas, na aceitação do papel da
avaliação como um orientador da prática do professor e da necessidade de sua
adequação a cada disciplina, e da capacidade de resolver questões práticas como o que
se espera do aluno.
A visão crítica é a terceira corrente presente. Esta visão se traduz em respostas como a
de que se espera do aluno o desenvolvimento de uma capacidade de crítica e de uma
visão sistêmica, que sua formação inclua o campo da ética profissional, em respostas
com o mesmo conteúdo no que se refere ao objetivo da avaliação, na realização de
debates, na indicação de leituras de referência, na realização de avaliação do curso pelos
alunos, na proposição de questões dissertativas e no entendimento de que o resultado da
avaliação serve para repensar a disciplina como um todo.
O conhecimento pedagógico dos docentes pesquisados pode ser identificado como
bastante heterogêneo. Elementos para esta percepção estão dados na pequena
diversificação das formas de avaliação empregadas, para o grupo majoritário, enquanto
80
que, para um número significativo de professores, esta diversificação é maior. A
elaboração de planos de curso e de aula, a distribuição de gabaritos, a identificação da
necessidade de diferenciação do grau de dificuldade dos conteúdos a serem cobrados,
sua distribuição nas diferentes avaliações e sua proporção, no registro de incidentes são
outros fatores que contribuem para este entendimento. No mesmo sentido estão: a
atualização dos diários, a percepção do desempenho dos alunos e suas preferências
quanto ao tipo de avaliação, e a visão de que a avaliação deve ser adequada a cada
disciplina, servindo para orientar e fazer repensar a prática do professor, apontando
também para a discussão quanto à adequação dos conteúdos da própria disciplina.
Pode-se afirmar que, de um modo geral, há uma predominância de uma visão
fragmentada do conhecimento pedagógico, ainda que certos pontos estejam
majoritariamente presentes, como a elaboração de planos de curso e de aulas, o repensar
da prática do professor, a preocupação com a distribuição de conteúdos e a proposição
de formas diversificadas de avaliação. A coerência das respostas de um conjunto
definido de questionários, no entanto, indica que há um grupo significativo, ainda que
minoritário, de professores que parece ter mais domínio da pedagogia.
A visão da profissão e da construção do conhecimento pedagógico para o campo
da Engenharia vis-a-vis as transformações em curso na economia, em todo o mundo,
segue o mesmo padrão dos dois primeiros eixos abordados. A visão da Engenharia
tradicional - resolução de problemas práticos, ênfase em projetos, domínio de
conhecimentos de ciências básicas - está presente no tipos de aulas e de avaliação
predominantes. Uma outra visão – a de uma formação mais generalista e flexível - está
também presente, e é confirmada por afirmações como a de que se espera que o aluno
“aprenda a aprender”, na realização de debates e no repensar das práticas dos docentes e
dos conteúdos das disciplinas como um dos produtos da atividade de avaliação.
7. CONCLUSÕES
O perfil da avaliação discente na Escola de Engenharia da UFRJ releva um
duplo padrão: por um lado, a presença, predominante, da visão do ensino tradicional,
para a formação de engenheiros nos moldes também tradicionais e por outro, a
incorporação de um conhecimento pedagógico mais abrangente, uma nova visão da
profissão, de seu ensino e da construção do conhecimento em engenharia. Parece,
entretanto, haver uma mudança em curso, cujas razões podem ser atribuídas, em parte,
às ações das últimas gestões da diretoria da Escola de Engenharia, bem como, a de
diversos chefes de departamento e coordenadores de curso, que vêm se debruçando
sobre os problemas do ensino e buscando soluções em diversos planos, envolvendo
desde uma reforma do currículo e sua permanente revisão, que incluem o oferecimento
de laboratórios e instalações de apoio, até ações voltadas diretamente para a sala de
aula. Cabe mencionar, também, a realização, por iniciativa da EE/UFRJ, de Encontros
de Ensino de Engenharia (já na quarta versão, este ano) com a formação de um grupo de
professores que vêm trocando informações e compartilhando idéias e propostas de
trabalho. Para um melhor entendimento desta questão, entretanto, será necessário
aprofundar este trabalho, estudando de forma mais detalhada, no campo da Engenharia,
questões como o perfil dos docentes e sua formação, entre outros pontos, e ampliando a
amostra, sendo possível, inclusive, atingir a totalidade do quadro da Escola.
Estas são as principais conclusões a que chegamos nesta etapa inicial.
Buscaremos, a seguir, realizado o próximo passo, como descrito acima, formular um
conjunto de propostas sobre o tema, a partir dos resultados obtidos, visando ao
aperfeiçoamento do ensino.
81
QUADRO RESUMO
elabora planos de curso e planos de aulas
tipo de aula predominante é o expositivo
atividades de exercícios de fixação
trabalhos em grupo
aulas práticas em campo ou em laboratório
Projetos
Pesquisas
Debates
leitura de referência recomendada
leitura opcional
a provas é o tipo mais comum de avaliação empregado
tipo teórico
sem consulta a livros ou apontamentos
questões objetivas predominam
prova com duração de 02 horas
provas combinadas com outras formas de avaliação
trabalhos teóricos individuais
trabalhos teóricos em grupo
trabalhos práticos individuais
trabalhos práticos em grupo
listas de exercícios com notas
notas de participação
Sistemas de autoavaliação
Distribuição de gabaritos
Distribuição dos conteúdos pelas diferentes avaliações
diferenciadas por grau de dificuldade
Percentual dos conteúdos dados exigido nas avaliações
cobram mais de 90% da matéria vista
distribuição de conteúdos uniforme
distribuição proporcional
de forma cumulativa
quanto aos controles e registros
não registram quaisquer incidentes
mantém o diário de classe atualizado
a avaliação serve para orientar a prática do professor
a avaliação é referência para o aluno saber o que falta
a avaliação faz repensar a disciplina como um todo
o tipo de avaliação não interfere no resultado do curso
o tipo de avaliação deve ser adequado a cada disciplina
o aluno rende mais em trabalhos (e não em provas)
o aluno prefere, em geral, trabalhos
faz avaliação do curso junto aos alunos
95,8%
96,0%
70,8%
62,5%
45,8%
41,0%
29,2%
20,1%
41,0%
29,2%
95,8%
51,8%
58,3%
61,9%
70,0%
8,0%
36,0%
44,0%
48,0%
24,0%
12,0%
0%
12,0%
57,0%
72,0%
52,9%
29,4%
17,6%.
78,9%
75,0%
76,0%
36,0%
48,0%
74,0%
88,0%
64,7%
85,0%
42,3%
82
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. ABREU, M. C.; MASETTO, M. T. “O Professor Universitário em Aula Prática:
Prática e Princípios Teóricos” - MG Editores Associados - Rio de Janeiro - 1994.
2. CHADWICK, C. B. E ROJAS, A. M. “A Tecnologia Educacional e Desenvolvimento
Curricular” – ABT - Rio de Janeiro – 1980.
3. FOLLARI, R. “Práctica Educativa y Rol Docente”- Ed. Aique – B. Aires – 1992.
4. KOURGANOFF, W. – “A Face O culta da Universidade”- Editora da UNESP – 1990.
5. MEDEIROS, E. B. “Provas Objetivas” – Editora FGV – Rio de Janeiro – 1981.
6. MAGER, R. F. “A Reformulação de Objetivos de Ensino” – Editora Globo – P. Alegre –
1980.
7. POPHAM, W. J. “Como Avaliar o Ensino” – Editora Globo – P. Alegre – 1978.
8. THIOLLENT, M. J. M. “Os Processos Cognitivos e Normativos da Tecnologia e sua
Importância na Pesquisa e no Ensino” – Mimeo - COPPE – 1995.
9. SERRA, E. G.; AMORIM, F. A. S. “Um Sistema de Avaliação Permanente do Curso de
Engenharia Naval”- XXIII COBENGE – 1995.
10. UFRJ “Avaliação na Universidade Federal do Rio de Janeiro” - Projeto submetido ao
PAIUB – Rio de Janeiro – 1995.
APÊNDICE
QUESTIONÁRIO APLICADO NA PESQUISA
1 Identificação do docente:
Regime - 20h 40h 40h DE
Idade
Sexo - Masculino Feminino
Titulação
Área
2 Perfil da disciplina:
Período –
Básico profissional
Teórica aplicada
Elabora plano de curso?
Elabora plano de aula?
sim ou
sim ou
3 Perfil do curso
não
não
Caraterísticas de suas aulas - aulas expositivas
exercícios de fixação
aula prática em laboratório
aula prática de campo
projetos
debates
trabalho de grupo
pesquisa
leitura de referência
leitura opcional
outros
4 Perfil da avaliação
prova prática com consulta
83
prova prática sem consulta
prova teórica com consulta
prova teórica sem consulta
objetiva
dissertativa
estipula limite de tempo? Quanto?
trabalhos teóricos individuais (indicar local de realização)
trabalhos teóricos em grupo (indicar local de realização)
trabalhos práticos individuais (indicar local de realização)
trabalhos práticos em grupo (indicar local de realização)
lista de exercícios (com nota ou sem nota?)
sistema de autoavaliação para alunos
nota de participação em aula
outros (especificar)
5. São distribuídos gabaritos?
6. Na distribuição das avaliações é feita alguma diferenciação do grau de dificuldade?
Caso isto ocorra, solicitamos explicitar a forma aplicada.
Exemplo de diferenciação:
Nº de avaliações – 3
Tipos: 1 prova teórica, 1 lista de exercícios e 1 projeto.
Grau de dificuldade: prova teórica – média dificuldade; lista – grande dificuldade; projeto –
baixa dificuldade.
7. Do total de conteúdos abordados no curso, que proporção é cobrada?
8. Como é feita a distribuição dos conteúdos abordados durante o curso nas avaliações?
9. São realizados registros de incidentes (participação em aula, visita a sala de
permanência, etc)? Quais?
10. O diário é mantido atualizado (presença, matéria dada, atividade realizada)?
11. Qual o objetivo central da avaliação ?
12. O que se espera do aluno?
13. A avaliação, em sua opinião, faz:
( ) repensar a disciplina como um todo
( ) serve de referência para o aluno saber o que falta
( ) serve para orientar a prática do professor
( ) outros aspectos
14. O tipo de avaliação:
( ) interfere no resultado do curso
( ) deve ser adequado a cada disciplina
15. Em sua opinião, em que tipo de avaliação o aluno rende mais?
16. Em sua opinião, que tipo de avaliação o aluno prefere?
17 É feita avaliação do curso pelos alunos? Explicite a forma.
84
Um modelo de laboratório de sistemas de controle
Basilio, João Carlos, E.E., M.Sc. Ph.D.
Escola de Engenharia - Depto. de Eletrotécnica
Cidade Universitária - Ilha do Fundão
21.945-970 - Rio de Janeiro - R.J.
E-mail: [email protected]
RESUMO
Num curso introdutório de sistemas de controle são apresentados conceitos novos como funções
de transferências, especificação da resposta transitória resposta em freqüência, estabilidade e
realimentação. Como esses conceitos são apresentados na forma de blocos independentes, o
aluno, ao final do curso, em geral não possui um conhecimento global da área de controle, nem
sequer dos passos necessários para se chegar a um controlador. É sabido que o projeto de um
sistema de controle compreende as seguintes etapas: modelagem/identifi-cação do sistema a ser
controlado, projeto de um controlador que satisfaça as especificações de desempenho e
estabilidade relativa, simulação utilizando computadores digitais e implementação do
controlador no sistema real. O modelo de laboratório aqui proposto abrange todas essas etapas
e, além de dar uma visão global da disciplina, tem a vantagem de propiciar que os alunos
visualizem, na prática, conceitos que muitas vezes lhes parecem abstratos, tais como: diferentes
funções de transferências para um mesmo sistema físico, sensibilidade a variações de
parâmetros, ruídos e perturbações externas.
1 INTRODUÇÃO
Num curso introdutório de Sistemas de Controle são apresentados conceitos novos tais
como funções de transferências, especificações de desempenho, sensibilidade em
relação à variação de parâmetros do sistema, ruídos e perturbações externas,
estabilidade e realimentação. Um laboratório de Sistemas de Controle ministrado
simultaneamente à disciplina teórica serviria para ilustrar os conceitos apresentados na
disciplina teórica, porém seu escopo, em termos de um projeto global de um sistema de
controle ficaria seriamente comprometido.
o
va(t)
o
Motor CC
Gerador CC
vt(t)
Tacômetro
o
o
o
o
ig(t)
Figura 1: Representação esquemática do grupo motor-gerador
Um projeto de um sistema de controle compreende, de uma maneira geral, as seguintes
etapas: modelagem/identificação do sistema a ser controlado, projeto de controladores
que satisfaçam as especificações de desempenho e estabilidade relativa exigidas,
simulação utilizando computadores digitais e implementação do controlador no sistema
real. No modelo de laboratório de sistemas de controle aqui proposto, todas essas etapas
são consideradas. A planta adotada é um grupo motor-gerador, representado
esquematicamente na figura 1, onde va(t) representa a tensão nos terminais da armadura
do motor, vt(t) a tensão nos terminais do tacômetro (proporcional à velocidade angular
85
do motor/gerador) e ig(t) denota a corrente fornecida pelo gerador quando uma carga é
conectada aos seus terminais.
Assim como na prática, também aqui o aluno fará uso recursos computacionais tais
como o MATLAB e o SIMULINK. O SIMULINK será usado na validação da
identificação do sistema e para a análise do desempenho do sistema após a introdução
do controlador, enquanto o MATLAB é utilizado como ferramenta auxilar de projeto.
Essas duas ferramentas são fundamentais para um bom rendimento dos alunos no
laboratório. Assim sendo, quando os alunos não são familiares com essas linguagens,
devem ser reservadas algumas seções para o seu ensino.
Este artigo está estruturado da seguinte forma: na seção 2 será feita a formulação do
problema de controle e, em seguida, será apresentado um modelo matemático que
descreve o grupo motor-gerador; na seção 3 serão descritas as etapas para a
identificação do sistema; a seção 4 trata do projeto de um controlador que satisfaça as
exigências impostas na seção 2 e finalmente, na seção 5, será considerada a
implementação do controlador no sistema real.
FORMULAÇÃO DO PROBLEMA DE CONTROLE E MODE-LAGEM DO
SISTEMA
Ao se formular um problema de controle, o primeiro passo é a definição da grandeza a
ser controlada. Em nosso caso, a grandeza escolhida será a velocidade angular do
gerador. A motivação para essa escolha reside no fato de que, na geração de tensões
alternadas senoidais, a freqüência angular deve ser mantida dentro de um intervalo
bastante rígido. Como a freqüência angular é proporcional à velocidade angular do
motor, o controle da velocidade angular do gerador surge como um objetivo claro de
projeto. De uma forma mais detalhada, o problema a ser perseguido aqui pode ser
enunciado da seguinte forma: projete um controlador de tal sorte que o sistema
realimentado (i) seja estável; (ii) tenha erro de regime permanente nulo para uma
determinada velocidade de referência; (iii) rejeite assintoticamente (para valores
infinitamente grandes do tempo) perturbações que, no sistema em estudo, são
decorrentes da introdução de cargas nos terminais do gerador − isto se deve ao fato de
que tais cargas, ao demandarem corrente do gerador, aumentam o torque resistivo no
eixo do motor, fazendo com que a velocidade de rotação do grupo motor-gerador tenda
a diminuir; (iv) tenha um desempenho transitório pelo menos equivalente ao sistema
sem compensação e (v) seja imune a variações nos parâmetros do grupo motor-gerado
ou a erros de identificação dos parâmetros da sua função de transferência.
Uma vez definidos os objetivos de controle, o passo seguinte é a modelagem do sistema.
A partir do esquema da figura 2, observa-se que, para tanto, basta fazer a modelagem de
um motor CC controlado pela armadura. A influência do gerador no modelo do motor
será levada em conta pelo aparecimento de um torque de perturbação resultante da
introdução de cargas de natureza elétrica nos terminais do gerador e pelo maior
momento de inércia
Ra
va(t)
La
Rg
Lg
vt(t)
ig(t)
R
Tacômetro
Motor
Gerador
Figura 2: Circuito equivalente para o sistema motor-gerador-tacômetro
86
O modelo matemático do motor CC será desenvolvido a partir do circuito equivalente
da figura 3, onde ia(t) e va(t) denotam, respectiva-mente, a corrente e a tensão de
armadura, ω(t) é a velocidade angular do motor e J e f são o momento de inércia da
carga e o coeficiente de atrito nos mancais, respectivamente. Pode-se demonstrar [1]
que
W ( s) =
Ka
Kd
Va ( s) −
T ( s)
τs+1
τs+1 d
(1)
onde td(t) representa o torque de perturbação, Ka e Kd são constantes que levam em
conta os conjugados elétrico e mecânico do motor, a resistência de armadura e a fricção
nos mancais e 1/τ representa a constante de tempo do sistema, que é função do
momento de inércia da carga e também das mesmas grandezas que influenciam as
constantes Ka e Kd.
Note ainda que, como t d (t ) = Ki g (t), e inserindo-se o tacômetro no sistema, tem-se que
a função de transferência que relaciona vt(t), va(t) e ig(t) é dada por:
Vt ( s) =
K g Kt
Ka Kt
Va ( s) −
I ( s)
τs+1
τs+1 g
(2)
que pode ser representada pelo diagrama de blocos da figura 4.
ia(t)
Ra
La
Rf
va(t)
ω(t)
J
Lf
Vf
f
If (constante)
Figura 3: Circuito equivalente de um motor CC controlado pela armadura
IDENTIFICAÇÃO DOS PARÂMETROS Ka, Kt, Kg E τ
Uma vez que se dispõe do modelo matemático da planta, o próximo passo é a
identificação dos ganhos Ka, Kt e Kg e da constante de tempo τ.
Ig(s)
Kg
_
Va(s)
Ka
+
1
τs + 1
Vt(s)
Wa(s)
Kt
Figura 4: Diagrama de blocos para o grupo motor-gerador
87
3.1 IDENTIFICAÇÃO DE Ka E Kt
Inicialmente, assuma ig(t) = 0 (A), isto é, não há carga alguma conectada nos terminais
do gerador e suponha que seja aplicado um sinal de tensão constante Va (V) nos
terminais do motor. Portanto, Va(s)=Va/s e a equação (2) se torna:
Vt ( s) =
K a K t Va
.(3)
τs+1 s
Não é difícil verificar que, em estado permanente, vt(t) = Vt = KaKtVa, o que mostra que
quando uma tensão de valor constante é aplicada a um motor CC, a tensão em regime
permanente nos terminais do tacômetro acoplado ao eixo desse motor será proporcional
ao valor da tensão aplicada. Note, ainda, que vt(t) = Ktω(t) e, portanto, em estado
permanente, para a mesma entrada Va, ω(t) = W = KaVa e Vt = KtW. Isto sugere o
seguinte procedimento para a identificação dos ganhos Ka e Kt:
Algoritmo 1:
Excita-se o motor com tensões constantes e iguais a Va1,Va2,...,Van, medindo-se os
valores correspondentes de tensão nos terminais do tacômetro, Vt1,Vt2,...,Vtn, e as
respectivas rotações angulares no eixo do motor, W1,W2,...,Wn.
Forme os seguintes grupos de pares cartesianos: (i) (Va1,Vt1), (Va2,Vt2), ,...,(Van,Vtn); (ii)
(Va1,W1), (Va2,W2),...,(Van,Wn); (iii) (W1,Vt1), (W2,Vt2), ,...,(Wn,Vtn);
Os valores de KaKt, Ka e Kt podem ser obtidos utilizando-se o método dos mínimos
quadrados para ajustar os coeficientes das retas (i) Vt = KaKtVa,; (ii) W = KaVa e (iii) Vt
= KtW aos pares ordenados obtidos em 2(i),(ii),(iii).
3.2 IDENTIFICAÇÃO DE Kg
Para a identificação de Kg, suponha que seja conectada uma carga resistiva nos
terminais do gerador. Isto fará com que circule uma corrente contínua de valor Ig, que é
função da tensão aplicada nos terminais do motor, conforme mostra a equação seguinte:
Vt ( s) =
K a K t Va K g K t I g
−
τs +1 s τs +1 s
(5)
de onde se pode concluir que o valor de estado permanente de vt(t) após a introdução da
carga será Vtg = Vt - KgKtIg, onde Vt = KaKtVa é o valor da tensão nos terminais do
tacômetro para uma entrada igual a um degrau de amplitude Va, quando não há cargas
conectadas ao gerador. Definindo-se Vt’ = Vt - Vtg, tem-se que Vt’ = KgKtIg. A
identificação de Kg pode ser feita de acordo com o seguinte algoritmo.
Algoritmo 2:
Inicialmente, sem carga alguma conectada aos terminais do gerador, aplica-se ao motor
CC uma tensão igual a Va1 (V) e mede-se a tensão resultante nos terminais do tacômetro
Vt1 (V).
Mantendo a mesma tensão aplicada ao motor, conecte um carga resistiva ao gerador e
meça a corrente fornecida pelo gerador, Ig1 (A), e a tensão nos terminais do tacômetro,
Vtg1 (V).
88
Defina Vt1’ = Vt1 - Vtg1 e forme o par ordenado (Ig1,Vt1’).
Repita os passos 1 a 3 acima para outros valores de Va, obtendo, ao final, os pares
ordenados (Ig1,Vt1’), (Ig2,Vt2’),..., (Ign,Vtn’).
Utilize o método dos mínimos quadrados para ajustar o coeficiente angular KgKt da reta
Vt’ = KgKtIg aos pontos obtidos no passo 4.
Observação: Na identificação de Ka, Kt e Kg utiliza-se o método dos mínimos
quadrados para determinar o coeficiente angular de uma reta que passa pela origem.
Este problema pode ser formulado da seguinte maneira: sejam n-pares cartesianos
(x1,y1), (x2,y2),..., (xn,yn) e considere o problema de se ajustar o coeficiente angular (α)
da reta y = αx tal que a soma dos quadrados das diferenças entre as ordenadas y1,y2,...,yn
e αx1, αx2,..., αxn seja mínima. Seja yt = [ y1 y2 ... yn ] e xt = [ x1 x2 ... xn ] e assuma
que . 2 denota norma euclideana de um vetor, então ferramentas elementares de cálculo
diferencial e álgebra linear permitem escrever:
α=
yt x
x
2
2
(6)
89
IDENTIFICAÇÃO DE τ
Considere novamente o gerador em vazio, isto é, assuma que não há carga alguma
conectada nos seus terminais. Desta forma, tem-se que ig(t) = 0 e a função de
transferência (2) torna-se:
G( s) =
Vt (s ) K a K t
=
. (7)
Va ( s ) τ s + 1
A constante de tempo τ pode, então, ser identificada a partir do diagrama de módulo de
Bode, uma vez que, para freqüências muito menores que 1/τ rd, |G(jω)|dB = 20
log(KaKt), que corresponde à assíntota de baixa freqüencia e para freqüências muito
maiores que 1/τ rd, tem-se que |G(jω)|dB = 20 log(KaKt/τ) - log ω. As duas assíntotas se
encontram em ω = 1/τ rd, sendo esta, portanto, a freqüência de canto. Como Ka e Kt
foram determinados na seção 3.1, a constante de tempo τ pode ser determinada a partir
de um experimento de resposta em freqüência de acordo com o seguinte algoritmo:
Algoritmo 3:
Excite o motor com tensões senoidais de amplitude Vai (V) e freqüências fi medindo-se a
correspondente tensão de saída Vti (V).
Construa, utilizando a função semilogx do MATLAB, o diagrama de módulo de
Bode para o sistema, com os pontos cujas coordenadas são (ω,,20log Vti/Vai), onde ωi =
2π fi. Em seguida, despreze os pontos que são discrepantes.
Represente, no mesmo gráfico obtido ao final do passo 2, a assíntota de baixa
freqüência utilizando os valores de Ka e Kt obtidos na seção 3.1. Essa assíntota deve
iniciar numa freqüência pelo menos uma década abaixo da menor freqüência utilizada
em 1
Utilizando a função polyfit do MATLAB ajuste os pontos representados no gráfico
obtido ao final do passo 2 por um polinômio p(ω) cujo grau será definido da seguinte
forma:
4.1 Defina um vetor ϖ contendo freqüências, espaçadas logaritmica-mente, iniciando-se
pelo menos uma década antes da menor freqüência utilizada no passo 1 e terminado
aproximadamente na maior freqüência utilizada em 1.
4.2 Calcule p(ϖ) para cada freqüência definida em 4.1 e, em seguida, represente no
gráfico obtido ao final do passo 3 os pontos de coordenadas (ϖi , p(ϖi)). Se a curva
ajustada for aproximadamente tangente à assíntota de baixa freqüência e passar próxima
aos pontos representados no passo 2, então , p(ϖi), i = 1,...,k, onde k denota a dimensão
do vetor ϖ, representa uma boa aproximação para o diagrama de módulo de Bode da
equação (7). Caso contrário, escolha um novo grau para p(ϖ) e repita este passo.
Determine os dois pontos do vetor ϖ para os quais p(ϖ) é, respectivamente, maior ou
igual e menor ou igual a 20 log|KaKt| - 3, e os correspondentes valores de p(ϖ). Em
seguida, utilize interpolação linear para encontrar a freqüência ωc para a qual |G(jωc)|dB
= 20 log|KaKt| - 3. A constante de tempo τ será igual a 1/ωc.
90
PROJETO DO CONTROLADOR
Tendo sido obtido um modelo matemático para o grupo motor-gerador, o passo seguinte
é o projeto de um controlador que satisfaça as seguintes exigências:
Estabilidade;
2. Erro de regime permanente nulo, i.e., para uma dada tensão de referência v r(t) (V)
(equivalente à velocidade angular desejada), a tensão nos terminais do tacômetro vt(t)
deve ser, em regime permanente, igual à tensão de referência;
3. Baixa sensibilidade à variação dos parâmetros no modelo, que no presente caso se
deve a erros de identificação de Ka , Kt, Kg e τ.
4. Rejeição assintótica à perturbação, i.e., para uma carga inserida nos terminais do
gerador, a tensão nos terminais do tacômetro deve, em regime permanente voltar a ser
igual à da tensão de referência.
5. Desempenho transitório satisfatório. Como se trata de uma plantadidática o
desempenho do sistema será definido unicamente em termos do tempo de acomodação
do sistema em malha aberta.
Como o objetivo aqui é controlar a velocidade de rotação do motor, isto é, mantê-la em
um determinado valor, é natural considerar como sinal de referência o degrau, i.e.:
V (V), t ≥ 0
(8)
v r (t) =  r
0, t < 0
Como forma de ilustrar os benefícios da realimentação, iremos inicialmen-te considerar
a possibilidade de usar um controle em malha aberta para, em seguida, introduzir a
realimentação.
4.1 SISTEMA DE CONTROLE EM MALHA ABERTA
A partir da equação (2) vê-se que o sistema em estudo é estável e, portanto, poder-se-ia
considerar a possibilidade de se fazer um controle em malha aberta. Para tanto,
considere o diagrama de blocos da figura 5, onde K(s) representa a função de
transferência do controlador a ser projetado. Como, por simplicidade, foi adotado como
satisfatório o tempo de acomodação do sistema sem compensação, pode ser adotado um
controlador estático, isto é:
K(s) = K
(9)
onde K será determinado de tal forma que, em regime permanente vt(t) = Vr (V)
(assumindo, inicialmente que não há carga conectada nos terminais do gerador). É fácil
verificar que K=1/(Ka Kt) leva o sistema a um erro de regime permanente nulo.
91
Ig(s)
Kg
o
Vr(s)
K(s)
V (s)
Va(s)
V (s)
_
1
Ka
τs + 1
+
o
Kt
Vt(s)
Figura 5: Diagrama de blocos para o controle em malha aberta
O passo seguinte é fazer a análise do desempenho do sistema compensado, utilizando o
SIMULINK. Para tanto, deve-se inicialmente construir um modelo, em SIMULINK, do
diagrama de blocos da figura 5 e, em seguida, proceder ao seguinte exercício de
simulação com o objetivo de verificar se as exigências de desempenho 2 a 4 serão
satisfeitos:
1. Para uma corrente ig(t) = 0 (A), aplica-se um degrau de amplitude igual a Vr (V) com
início em t = 0s. Os alunos verificarão que, de fato, o objetivo de erro de regime
permanente foi atingido. Em seguida, registre o valor do tempo de acomodação (ts) da
resposta.
3. Suponha que tenha havido um erro de 10% na identificação de Ka. Em seguida, ainda
com ig(t) = 0 (A), aplica-se um degrau de amplitude igual a Vr (V) com início em t = 0s.
Os alunos terão, agora, a oportunidade de verificar que há um erro de regime
permanente e, portanto, o controlador proposto não mais se mostra eficiente.
4. Finalmente, aplique simultaneamente as entradas vr(t) e ig(t), sendo ambas iguais ao
degrau, com amplitudes, respectivamente, iguais a Vr (V) e Ig (A), e inícios em t = 0s e
t=to(s), onde to é um instante superior ao tempo de acomodação. Os alunos mais um vez
verificarão que haverá um erro entre a tensão de referência e aquela nos terminais do
tacômetro.
4.2 SISTEMA DE CONTROLE EM MALHA FECHADA
A realimentação surge, então, como única alternativa para se superar as deficiências do
controlador em malha aberta. Considere, portanto o diagrama de blocos da figura 6.
Ig(s)
Kg
_
Vr(s)
+
_
K(s)
Va(s)
_
Ka
+
1
τs + 1
Kt
Vt(s)
Figura 6: Diagrama de blocos para o controle em malha fechada
O primeiro passo é definir uma estrutura para o controlador K(s). Para tanto, considere o
seguinte resultado:
Teorema 1: Considere um sistema realimentado (realimentação negativa) cujo sinal de
perturbação atua na entrada da planta. Sejam G(s) = nG(s)/dG(s) e K(s) = nK(s)/dK(s) as
92
funções de transferências da planta e do controlador, respectivamente, e R(s)=α(s)/β(s)
e D(s) = γ(s)/δ(s) as transformadas de Laplace dos sinais de referência e de perturbação.
Suponha ainda que K(s) estabiliza o sistema.
(i) Assumindo d(t)=0 então lim e t ) = 0 se e somente dG(s)dK(s) = x(s)β+(s),
t
∞
onde e(t) = r(t) - y(t), β (s) é um polinômio cujos zeros são os zeros de β(s) com parte
real positiva ou nula e x(s) um polinômio qualquer.
+
(ii) Assumindo agora que d(t) ≠ 0, então
t→
y (t ) =
t →∞
r (t ) , isto é, o sistema
rejeita assintoticamente o sinal de perturbação d(t) se e somente se nG(s)dK(s) =
p(s)δ+(s), onde δ+(s) é um polinômio cujos zeros são os zeros de δ (s) com parte real
positiva ou nula e p(s) um polinômio qualquer.
Prova: Ver [2].
O teorema acima mostra que para que um sinal possa ser rastreado (rejeitado)
então os zeros do polinômio do denominador da transformada de Laplace do sinal a ser
rastreado (rejeitado) com parte real positiva ou nula devem ser pólos do controlador ou
da planta (pólos do controlador ou zeros da planta). No presente caso, tanto o sinal de
referência como o de perturbação são degraus e portanto β+(s)=δ+(s)=s. Assim sendo o
controlador deve ter ação integradora, i.e.,
( s) =
K( )
(10)
s
onde K (s ) será determinada para que o sistema realimentado seja estável.
Vamos inicialmente considerar um controlador integral puro, isto é, seja K ( s ) = K . O
diagrama do lugar das raízes para esse é dado na figura 7. Note que, o sistema
realimentado será estável para todo valor de K maior que zero. Assim sendo, a escolha
de K será feita com base no desempenho transitório do sistema. Com isso em mente, são
calculados valores para K de tal sorte que o sistema realimentado será (i) criticamente
amortecido e; (ii) sub-amortecido com percentual de ultapassagem menor que 5%. Em
seguida, constrói-se um modelo em SIMULINK equivalente ao diagrama de blocos da
figura 6. Observa-se que:
Im(p)
Re(p)
X
-1/τ
X
Figura 7: Lugar das raízes para K(s)=K /s
1. O tempo de acomodação da resposta o aluno verificará que o desempenho
transitório do sistema realimentado é pior que o do sistema em malha aberta tanto para a
condição de sub-amortecido quanto para criticamente amortecido.
2. Mesmo para um erro de 10% em Ka, o erro de estado permanente continua
igual a zero.
93
3. O sistema realimentado foi capaz de rejeitar a perturbação.
Observe que o tempo de acomodação para o sistema em malha aberta é menor que o de
malha fechada. Isto se deve ao fato de que, o sistema em malha aberta é de 1ª ordem,
cuja constante de tempo é τ; o que implica que ts=4τ . Para o sistema realimentado com
controlador integral puro, os pólos do sistema têm parte real igual a -1/2τ , o que
implica que ts ≅ 8τ.
Assim sendo, para que o desempenho seja aproximadamente igual ao do sistema em
malha aberta, tais pólos devem ter parte real aproximadamente igual a -1/τ. Isto implica
que o diagrama do lugar das raízes deve se deslocar para a esquerda e, para tanto, é
necessário que exista um zero -z à esquerda de -1/τ. Portanto, K(s) deve ter a seguinte
forma:
K ( s) =
K P (s + z)
K
= KP + I
s
s
(11)
onde KI = KPz. Note pela equação acima que a introdução do zero no controlador
equivale a dotar o controlador de ação proporcional. É fácil verificar para KP =1/(KaKt),
os pólos do sistema realimentado terão parte real igual a -1/τ. Note ainda que a escolha
de z ditará a ultrapassagem da resposta, isto é, qual mais próximo de 1/τ estiver z,
menor será o percentual de ultrapassagem. Substituindo-se, então a função de
transferência (12) no modelo do SIMULINK, obtém-se que o tempo de acomodação da
resposta ao degrau será aproximadamente 4τ (s). Finalmente, observe que o
procedimento acima permite, inclusive, obter um tempo de acomodação menor,
bastando para isso aumentar KP.
94
IMPLEMENTAÇÃO
Uma vez obtida a função de transferência para o controlador, o passo final é a
implementação do controlador. Como se trata de um laboratório para um primeiro curso
de Sistemas de Controle, são utilizados controladores analógicos.
A implementação de sistema de controle, nada mais é do que a construção de circuitos
analógicos do comparador e do controlador, do sistema realimentado mostrado na figura
6. Tais circuitos são mais facilmente projetados utilizando-se amplificadores
operacionais, por exemplo, 741 ou LF356 (os últimos são preferíveis por serem
construídos com transistores de efeito de campo e, por essa razão têm maior impedância
de entrada).
5.1 IMPLEMENTAÇÃO DO COMPARADOR
O circuito para o comparador está representado na figura 8. Note que, para esse circuito
tem-se que:
e(t) = vtr(t) - vt(t) (12)
Quando de sua implementação, a equação (12) não será, em geral, verificada, uma vez
que os valores dos resistores não são exatamente iguais. Para se superar este problema,
devem ser ligados potenciômetros em série com os resistores, que serão ajustados de tal
forma que a equação (12) possa ser verificada (a menos do "offset" característico do
amplificador operacional). O ajuste é feito da seguinte forma: (1) aplica-se o mesmo
sinal de tensão a ambos os terminais (vt(t) e vtr(t)) e; (2) ajusta-se os potenciômetros até
que a amplitude da tensão de saída seja aproximadamente igual ao "offset" do
amplificador:
vt(t)
vtr(t)
e(t)
Figura 8: Circuito elétrico para a implementação do comparador
5.2 IMPLEMENTAÇÃO DO CONTROLADOR
Um circuito para um controlador PID (proporcional + integral + derivativo) está
representado na figura 9, onde:
Vc ( s )
K
= − ( K P + I + K D s ) (13)
E ( s)
s
KP = Ci/Cf + Rf/Ri, KI = 1/(RiCf) e KD = RfCi. Note que, como o controlador projetado
na seção 4.2 é do tipo PI, então, o termo KP deve ser feito igual a zero, o que é
conseguido fazendo-se Rf ≅ 0. Em seguida, escolhe-se de Ri, Ci e Cf são calculados de
forma a que a o circuito da figura 9 tenha uma mesma função de transferência do
controlador projetado o mais próxima possível daquela obtida em (11). Podemos
salientar os seguintes fatos:
95
1. Além das ações proporcional e integral, o circuito tem ainda ação inversora,
conforme pode ser visto a partir da equação (14);
O circuito compõem-se ainda de um amplificador de potência;
Rf
Cf
Ri
e(t)
Ci
vc(t)
va(t)
Figura 9: Circuito elétrico para o controlador-amplificador de potência
Para solucionar o problema introduzido pela inversão, dois caminhos podem ser
seguidos: (i) se o amplificador de potência for também um inversor, então o problema
está resolvido; (ii) caso contrário, inverte-se as posições das entradas vt(t) e vtr(t) no
circuito comparador da figura 8.
6 CONCLUSÃO
Neste artigo foi apresentado um modelo de laboratório para um primeiro curso
de Sistemas de Controle. Devido ao fato de se basear num projeto, o laboratório
proposto tem as seguintes vantagens: (i) faz uso de todos os conceitos apresentados na
disciplina teórica, solidificando, portanto, tais conceitos; (ii) dota o aluno de
conhecimentos suficientes para desenvolver projetos de sistemas de controle.
AGRADECIMENTOS
Este trabalho foi parcialmente financiado pelo CNPq (projeto de pesquisa no.
352810/96-3).
REFERÊNCIAS
Dorf, R. C., Modern Control Systems. Addison-Wesley, Reading, MA, USA, 1986.
Basilio, J. C., Laboratório de Sistemas de Controle I. Editora da Escola de Engenharia
da UFRJ, 1998.
96
Visão Histórica como Fator de Motivação no Aprendizado
da Teoria Geral das Projeções*
Cheng, L. Y.**, Petreche , J. R. D. ** e Santos, E. T. **
**
Professor Assistente do Detpo. Eng. de Construção Civil, Escola Politécnica da
Universidade de São Paulo
RESUMO
Este trabalho apresenta uma abordagem para aumentar a motivação no aprendizado da Teoria
Geral das Projeções. Esta abordagem é baseada em 3 pontos:
visão histórica dos conceitos e das técnicas de representação do espaço;
auto-avaliação da habilidade individual relativa a percepção e expressão do espaço;
analogia entre o progresso intelectual sobre os meios de representação espacial dos homens e
o desenvolvimento da habilidade de percepção e expressão do espaço de um indivíduo.
Ao fazer com que o aluno se identifique, com base nos desenhos por ele realizados, a fase
da história que a sua habilidade corresponde, conseguimos motivá-lo a “atualizar” os seus
conhecimentos e habilidades. Adicionalmente, para atender a curiosidade e facilitar o acesso
dos alunos às informações, colocamos o material do levantamento histórico da teoria na
internet. De acordo com a reação dos alunos, o resultado da aplicação desta abordagem foi
positivo.
1. Introdução
A Teoria Geral das Projeções, por ser um tópico básico para a compreensão de desenhos
em perspectiva de objetos tridimensionais, vistas ortográficas, Geometria Descritiva e
Geometria Cotada, etc., recebe uma atenção especial nas disciplinas de Desenho para
Engenharia oferecidas na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Entretanto,
nos moldes de aulas expositivas tradicionais, as dificuldades decorrentes da inabilidade
de visualizar entes geométricos tridimensionais, interpretar as suas projeções e de
associar as projeções com os entes geométricos tem desmotivado o aprendizado de
muitos alunos. Este trabalho apresenta uma abordagem adotada no ensino da teoria, que
visa principalmente motivar o aprendizado dos estudantes. Esta abordagem é baseada
nos seguintes 3 pontos:
•
conhecimento da história da evolução dos conceitos e técnicas de representação do
espaço;
•
auto-avaliação da habilidade individual relativa a percepção e expressão do espaço;
•
analogia entre o progresso intelectual sobre os meios de representação espacial dos
homens e o desenvolvimento da habilidade de percepção e expressão do espaço de
um indivíduo.
Ao fazer com que o aluno se identifique, com base nos desenhos por ele realizados, a
fase da história que a sua habilidade se corresponde, conseguimos motivá-lo a
“atualizar” os seus conhecimentos e habilidades.
Outra solução para o problema do ensino é buscar uma alternativa didática fora dos
meios e métodos tradicionais. Considerando que as nossas disciplinas são oferecidas
para mais de 750 alunos por ano, a internet surgiu como um nova ferramenta
particularmente adequada para complementar o ensino. Para atender a curiosidade e
facilitar o acesso dos alunos às informações, colocamos os resultados do levantamento
histórico da teoria na internet.
97
Nas próximas seções apresentaremos brevemente os resultados do levantamento
histórico da teoria e depois descrevemos como esta visão histórica é inserida nas aulas
para motivar o aprendizado. No final faremos a descrição do material didático colocado
à disposição na internet.
2. REVISÃO HISTÓRICA
A história da Teoria Geral das Projeções se confunde com a evolução da arte e da
ciência, a evolução dos métodos para se representar o espaço narrativa e o
desenvolvimento intelectual dos seres humanos quanto a noção e representação das
formas e do espaço físico.
Cada uma das civilizações da história da humanidade das deixou suas contribuições às
técnicas de comunicação gráfica e à nossa capacidade de compreender o mundo. Por
isso, precisamos adotar uma visão bastante ampla ao analisarmos os diversos sistemas
de representação espacial. Segundo os historiadores, o Homem descobriu a forma na era
neolítica quando passaram a usar objetos polidos e com formas características. Já nas
idade de bronze e de ferro, predominavam as formas geométricas semelhantes às
encontradas nos adornos cerâmicos, motivos decorativos e abóbadas dos incas, astecas e
maias e nas pinturas aborígenas modernas. Este estilo observado em homens préhistóricos e em povos que ainda hoje continuam primitivos é conhecido como arte
primitiva. É o estilo que se parece muito com desenho de uma criança.
Conforme mostra a Figura 1, uma das características do estilo egípcio é o desenho sem
perspectiva, com tudo feito em um único plano. Todos os personagens estão em perfil,
com os pés fincados num plano horizontal. A única forma de expressar a profundidade é
a sobreposição dos elementos. O tamanho de cada figura humana é proporcional a
importância do personagem.
Na Figura 2 temos um baixo-relevo da antiga Mesopotâmia. Além da sobreposição, as
figuras em perfil são projetadas no mesmo tamanho e de um ponto de vista similar.
Se observarmos a pintura clássica chinesa mostrada na Figura 3, podemos identificar
um método distinto para a representação do espaço, pois a visão do mundo do seu
criador é diferente. As técnicas da pintura clássica chinesa estão intimamente ligadas
às da caligrafia - a arte de escrever os ideogramas com pincéis - e os pintores
geralmente também são poetas e músicos. A pintura é uma forma de expressar
pictoricamente o mundo subjetivo do seu criador, o que explica a rejeição às imagens
objetivas e realistas obtidas com o uso da perspectiva, mesmo após esta ter sido
introduzida pelos missionários europeus. A profundidade é representada através das
técnicas de sobreposição, redução gradual dos objetos mais distantes, uso das texturas
para realçar as saliências das rochas e dar efeito das sombras e o uso da perspectiva
atmosférica.
Figura 1 - Pintura mural egípcia.
98
Figura 2 - Baixo-relevo mesopotâmeo.
Fortemente influenciada pela cultura chinesa, a pintura japonesa é um bom
exemplo da aplicação da projeção cilíndrica oblíqua. A Figura 4 mostra que a noção da
profundidade é dada desenhando-se as pessoas e objetos mais distantes acima daqueles
situados mais perto. As retas paralelas são projetadas no mesmo ângulo. Como não há
convergência das projeções de linhas paralelas, as pessoas e os objetos apresentam os
mesmos tamanhos em qualquer ponto da pintura.
A Grécia antiga apresentou desde manifestações artísticas primitivas a pinturas
feitas com técnicas sofisticadas nas quais os artistas dominavam a representação do
volume e do movimento, e tratavam-se os problemas da luz e da perspectiva (Figura 5).
Segundo o arquiteto e engenheiro romano Vitrúvio, os antigos gregos foram os
primeiros a explorar a noção de reentrância e saliência de uma imagem para criar uma
aparência ilusionista em pinturas cenográficas. As pinturas murais romanas (Figura 6)
mostram que a perspectiva já era conhecida. Porém, não se sabe se os cenários gregos
ou as pinturas romanas foram feitas com base em regras fixas, ou elaboradas
empiricamente na base da intuição das leis naturais.
A parte mais importante da cultura pictórica islâmica antiga é o das miniaturas, que se
desenvolveu centrado ao redor da Pérsia. Com a invasão do mongóis, as miniaturas
persas sofreram uma influência forte da pintura chinesa. Entretanto, as técnicas de
representação da profundidade eram bastante rudimentares (Figura 7).
A gravura medieval da Figura 8 ilustra uma concepção do espaço na qual os objetos e os
indivíduos se justapõem em um mesmo plano. As habilidades representativas eram
ingênuas e rudimentares; não existe tentativa de criar metodicamente uma ilusão da
profundidade nem relacionar as magnitudes aparentes. As técnicas parecem ter
retrocedido aos tempos do antigo...
Na Itália da época pré-renascentista, as técnicas de representação do espaço
experimentaram um notável desenvolvimento, com as contribuições de alguns grandes
mestres tais como: Giotto, Ambrogio Lorenzetti, Jan Van Eyck, entre outros (Figura 9).
Durante os primeiros decênios do século XV em Florença, as investigações sobre a
perspectiva tornaram-se precisas e metódicas em um fervor geral de estudos. Muitos
estudiosos se esforçaram por determinar as leis da perspectiva através de cuidadosa e
sábia observação da natureza. Entre os marcos importantes podemos citar os
experimentos óticos de Brunelleschi e a pintura “Trinidade” do Masaccio (Figuera 10),
que é considerada como a primeira aplicação rigorosa, consciente e sistemáica da
perspectiva linear.
99
Figura 3 - Pintura chinesa.
Figura 4 - Pintura japonesa.
Figura 5 - Mosaico greco.
Figura 6 - Fresco romano.
O tratado “Da pintura” do León Battista foi o primeiro a fornecer uma descrição formal
de um sistema de perspectiva, conhecido como construzione legittima. Em seguida,
destacaram-se as contribuições dos artistas tais aomo Paolo Ucello e Piero della
Francesca. Albrecht Dürer escreveu tratados sobre o tema, e o Diego Velázquez possue
uma importante coleção de escritos sobre a perspectiva. Porém, os maiores avanços na
área foram feitos pelo Leonardo da Vinci. A sua genialidade lhe permitiu sugerir as
anomalias da perspectiva linear que resultou posteriormente na perspectiva curvilínea.
A crescente sofisticação no uso da perspectiva linear culminou no complexo
ilusionismo barroco do final do século XVI. Um ruptura deste processo ocorre com o
abandono da pintura realista, e com a invenção da fotografia. Muitos artistas começaram
a buscar outras formas de criação de uma perspectiva expressiva. Por outro lado, no
campo de desenho técnico, que adquiriu importância cada vez maior com o
desenvolvimento tecnológico, a perspectiva linear continua sendo utilizada com uma
linguagem de comunicação técnica.
Figura 7 - Miniatura islâmica.
Figura 8 - Pintura medieval.
Fig. 9 - “Abraços Ante a Porta Dourada” - Giotto.
100
Fig. 10 - “Trinidade” - Masaccio.
De acordo com os papirus que foram preservados, desenhos de plantas e elevações de
edifícios já eram usaos no Egito Antigo. Até século XVII a encomenda de peças feitas a
manufaturas eram usualmente baseado em modelos ao invés de desenhos. A partir
dsso, o emprego dos desenhos em perspectiva passaram a ser dominantes. Com o
advento de armas mais sofisticadas, feito de peças que exigem maior precisão, a
perspectiva não era suficiente para descrever todos os detalhes construtivos. Surge, para
isso, as vistas. A indústria naval também fez sua contribuição: a partir do século XVIII,
os desenhos das embarcações já adquiriram características avançadas através da
utilização de três. Durante a revolução francesa, o francês Gaspar Monge criou a
Geometria Descritiva e unificou os sistemas de representação, dando a eles um carácter
científico, rigoroso e uniforme.
3. Motivação no Aprendizado da Teoria Geral das Projeções
Num processo de compreensão por instrução, podemos considerar que os resultados são
proporcionais a capacidade de compreender dos indivíduos e a capacidade de fazer
entender do instrutor. Além disso, podemos destacar o fator motivação, cujo efeito é,
muitas vezes, exponencial. Com a finalidade de atrair o interesse dos alunos e elevar a
motivação no aprendizado da Teoria Geral das Projeções, adotamos uma abordagem
didática baseada na apresentação da história do desenvolvimento da teoria.
A aplicação da abordagem didática começa com a auto-avalição da habilidade de
percepção e expressão do espaço dos alunos. Após a prática de algumas técnicas básicas
de traçado de retas, curvas, proporções e letras na aula de esboço, os alunos são levados
para fora da sala de aula para fazer desenho a mão livre do interior de um edifício.
Figura 11 mostra a fotografia do local escolhido para a atividade. A identificação dos
ponto de fuga é fácil devido a predominância das retas paralelas às 2 direções
principais. Os alunos foram orientados a registrar a cena no papel, exatamente do jeito
que eles estão enxergando. Figuras 12, 13 e 14 mostram 3 desenhos típicos feitos pelos
alunos. Os desenhos mostram claramente a heterogeneidade da capacidade de expressão
dos alunos.
A aula seguinte, sobre a Teoria Geral das Projeções, começou com a identificação,
junto com os alunos de um dos pontos principais da linguagem gráfica, que é o desafio
de representar o espaço 3D nos meios 2D. Depois disso, foi feito um convite aos alunos
a viajarem um pouco pelo tempo e espaço para conhecer as técnicas usadas pelos nossos
ancestrais: os tópicos e as figuras da seção anterior foram apresentadas ao lado de
alguns fatos curiosos e interessantes.
101
A seguir os desenhos das Figuras 12, 13 e 14 foram apresentados e a aula prossegue
com a análise das técnicas de ilusão espacial utilizadas em cada um dos desenhos. A
única técnica de ilusão espacial utilizada no desenho da Figura 12 é o método de
sobreposição de elementos. A Figura 13 mostra um desenho feito com técnicas mais
sofisticadas que o anterior. A característica principal é a projeção paralela e oblíqua,
onde as linhas paralelas do primeiro plano não apresentam convergência, aparentando
uma cena próxima a vista de pássaro. Existem algumas tentativas de mostrar a redução
gradual de elementos mas é claro o desconhecimento dos conceitos de pontos de fuga.
O terceiro desenho (Figura 14), apesar da simplicidade, mostra com exatidão a
convergências das linha paralelas. O ponto de fuga está situada na altura do olho do
observador. Aplicando rigorosamente os fundamentos da perspectiva linear o aluno
conseguiu transmitir a sensação de uma vista natural.
Comparando-se os desenhos dos estudantes com as as figuras apresentadas na seção 2,
podemos notar semelhanças técnicas entre a Figura 12 e Figura 1, do Egito Antigo;
entre a Figura 13 e a Figura 9, do grande mestre pré-renascentista; e, finalmente, entre a
Figura 14 e a pintura renascentista (Figura 10) ou a fotografia do local (Figura 11) do
ponto de vista das técnicas de ilusão espacial empregadas. Considerando que as técnicas
empregadas demonstram a habilidade de percepção e de expressão do espaço e partindo
do pressuposto de que existe uma semelhança entre o progresso das técnicas de
representação espacial dos homens e o processo do desenvolvimento das habilidades de
um indivíduo, podemos identificar, pela analogia, uma defasagem de milhares de anos
na escala de tempo da história humana, a discrepância entre as habilidades dos
indivíduos.
Figura 11 - Fotografia do local do desenho.
Figura 12 - Desenho feito por um aluno.
Aos alunos que tem facilidade para o desenho, fica evidente o orgulho e a motivação.
Aos alunos mais ‘primitivos’, ‘estagnados’ nos tempos dos faraós ou no período prérenascentista, são lançados um convite: dar um salto e tirar o atraso de milhares de anos
em poucas horas de aulas sobre Teoria Geral das Projeções e Perspectivas. A reação dos
alunos a auto-avaliação e a receptibilidade deles ao convite foram ótimas. Cumpre-se,
então, a primeira etapa do processo do aprendizado que é a motivação.
102
4. Disponibilização do material didático em internet
Os resultados positivos desta experiência didática encorajaram nos a aprofundar as
pesquisas sobre o ensino da Teoria Geral das Projeções. Dentro desta linha de trabalho
encontra-se a publicação do material sobre a história do desenvolvimento da teoria na
internet para compensar o limitado tempo disponíveis nas aulas e complementar o
trabalho de motivação. O material faz parte de um tutorial on-line para o ensino da
teoria.
A descrição da história da teoria começa com a arte primitiva, passando pelas sabedoria
dos povos na Antigüidade, a decadência medieval e as grandes obras dos gênios do
Renascimento até a Idade Contemporânea, quando os estudos dos aspectos quantitativos
da teoria são incorporados na de computação gráfica através dos métodos da geometria
analítica.
Os tópicos são organizados na forma de hipertextos. As informações são hierarquizadas
para facilitar o acesso ou esclarecimento das dúvidas. Computação gráfica e outro
recursos da multimídia são utilizados para tornar o processo de aprendizado mais
intuitivo e excitante.
Os procedimentos didáticos acima descritos foram conduzidos numa atmosfera bastante
descontraída. O enriquecimento do conhecimento geral, a auto-avaliação efetiva da
habilidade individual e a associação desta com os estágios do desenvolvimento humano
resultaram no aumento da receptividade dos alunos em relação ao aprendizado da teoria.
Por outro lado, devido a restrição do tempo disponível nas aulas, é impossível entrar
numa discussão mais detalhada. A fim de reforçar o aprendizado e facilitar o acesso às
informações complementares, publicamos o material, organizado na forma de
hipertextos, dentro de um tutorial on-line para o ensino da Teoria Geral das Projeções.
Vale ressaltar que, apesar dos resultados alcançados, para obter um impacto didáticos
maior, é preciso trabalhar na motivação e a conscientização dos alunos ao longo de todo
curso. Estamos certo de que esta abordagem, de motivar os alunos dentro e fora das
salas de aula, é o primeiro passo e um guia para os trabalhos futuros.
5. BIBLIOGRAFIAS
[1] Aumont, J.: A Imagem, 2a. Ed., Papirus Editora, Campinas, 1995.
[2] Lopera, J. A., et alli: História Geral da Arte - A Pintura I, Ediciones del Prado,
Madrid, 1995.
[3] Smith, R.: Introdução à Perspectiva, Ed. Manole, São Paulo, 1996.
[4] Earle, J. H.: Diseño Gráfico en Ingenieria, Fondo Educativo Interamenricano, 1976.
[5] Thuillier, P. Espacio y Perspectiva en el Quattrocento, Mundo Científico, No. 43,
Vol. 5,
[6] Rodrigues, E.: Manual Ilustrado de Estilos Artísticos, Ed. Tecnoprint,
Janeiro,
Rio de
[7] French, T. & Svensen, C.: Dibujo Técnico, Editorial Gustavo Gili, Barcelona, 1975.
[8] Dobrovolny D. & O’Bryant, D. C.: Graphics for Engineers, Wiley & Sons, 1984.
103
[9] Santos, E. T., Cheng,. L. Y., and Petreche, J. R. D.: An On-Line Interactive Tutorial
on Projective Geometry, The 8th. International Conference on Engineering Computer
Graphics and Descriptive Geometry, Ago. 1998, Austin, USA. (no prelo)
104
Projeto geométrico de uma ponte no
Ensino do desenho técnico*
Cheng, Liang Yee** ; Petreche, João Roberto Diego** ;
Santos, Eduardo Toledo** ; Ferreira, Sérgio Leal** ;
Cardoso, Luíz Reynaldo de Azevedo ** ; Kawano, Alexandre**
**Departamento de Engenharia de Construção Civil da Escola Politécnica da
Universidade de São Paulo
Av. Prof. Almeida Prado – Trav. 2, Ed. Eng. Civil, Cid. Universitária CEP 05508-900 –
São Paulo – SP – Brasil
RESUMO
Este trabalho relata uma experiência didática no ensino de Desenho para a Engenharia da
EPUSP. Visando aumentar a motivação dos alunos e consolidar seus aprendizados, foi proposto
o desenvolvimento de projetos semestrais nas disciplinas de Desenho. Os pontos essenciais
considerados na definição do tema dos projetos semestrais foram:
• precisão no uso da linguagem gráfica;
• solução dos problemas da geometria espacial;
• aplicação da metodologia de projeto;
• simulação da atividade profissional;
• garantia do desempenho do sistema projetado.
Como resultado do brain-storming, o tema escolhido para o 2º semestre de 1997 foi o projeto de
uma ponte e a construção do seu modelo em escala. Fornecemos aos alunos o mapa topográfico
de uma região ribeirinha hipotética, onde os alunos precisam projetar e construir o modelo de
uma ponte. Além das restrição de material, algumas inovações foram introduzidas nos critérios
de avaliação.
A precisão no uso da linguagem gráfica é verificada na documentação do projeto. Dispondo
apenas do mapa topográfico, os alunos tiveram que resolver os problemas geométricos de
erguer uma ponte no relevo complexo usando as técnicas da Geometria Descritiva, Geometria
Cotada e modelamento geométrico tridimensional em CAD. Na competição, verifica-se:
•
•
•
encaixe do modelo da ponte na maquete do terreno;
resistência do modelo;
leveza do modelo;
Vale ressaltar que os alunos são ingressantes e possuem pouquíssimo conhecimento sobre a
resistência dos materiais. Por isso, foi necessário fornecer algumas bibliografias básicas e
apresentar uma rápida introdução, conceitual e intuitiva, aos perfis estruturais leves e
resistentes.
Animados pelo desafio, muito alunos fizeram um estudo geométrico detalhado. A motivação e a
conscientização da importância dos tópicos do Desenho Técnico e da Resistência dos Materiais
foram claramente observadas. O impacto didático do projeto na disciplina e no curso foi,
portanto, extremamente positivo.
105
Introdução
As disciplinas de Desenho para a Engenharia I e II da Escola Politécnica da
Universidade de São Paulo são disciplinas semestrais oferecidas a 750 alunos
ingressantes dos cursos de engenharia. São disciplinas que se encontram num processo
contínuo de modernização deste a introdução dos computadores em 1991. O objetivo
principal deste processo de melhoria é aumentar a motivação dos alunos, consolidar o
aprendizado dos conceitos e técnicas vistas nas aulas através de exercícios práticos e
incentivar as habilidades e as atitudes tais como criatividade, responsabilidade e
trabalho em equipe. Para isso, foi proposto o desenvolvimento de projetos semestrais
nas disciplinas[1]. Além disso, foi disponibilizado um tutorial iterativo on-line na
Internet [2],[3] e realizados outros estudos sobre o ensino de Desenho[4],[5],[6],[7].
Após a obtenção de resultados positivos com a introdução do projeto e competição dos
carrinhos no primeiro semestre de 1996[1] os projetos semestrais foram definitivamente
implantados. A cada semestre, o tema e/ou os regulamentos do projeto são alterados a
fim de fortalecer ainda mais o vínculo entre os projetos semestrais e os objetivos das
disciplinas que são: desenvolver a capacidade de visualização tridimensional e o uso e a
interpretação da linguagem técnica e gráfica. Os pontos essenciais considerados na
definição de um novo tema do projeto foram:
precisão no uso da linguagem gráfica;
resolução dos problemas complexos da geometria espacial;
aplicação da metodologia do projeto;
simulação da atividade profissional;
garantia do desempenho do sistema projetado.
Como resultado desta reavaliação e do brain-storming, o tema escolhido para o segundo
semestre de 1997 foi o projeto de uma ponte e a construção do seu modelo em escala. A
experiência didática, da introdução do projeto de uma ponte, com a avaliação baseada
nos critérios de precisão dimensional, resistência e peso estrutural, na disciplina de será
descrita neste trabalho.
106
2. Desenvolvimento do Projeto
O tema do projeto foi definido na sessão do brain-storming. A fim de evitar a repetição
de temas similares ao do primeiro semestre, que era projeto de carrinho e cuja a
avaliação do desempenho era baseada no comportamento dinâmico, o universo do tema
foi restringido em estruturas civis. Outros motivos para esta restrição são:
facilidade de impor condições de contorno geométrico e complexo na forma de terreno
irregular;
conscientização sobre a importância da resistência estrutural, que é pouco óbvio para os
alunos ingressantes de engenharia.
A ênfase dada na avaliação do desempenho do projeto seria, portanto, os critérios da
precisão geométrica e dos comportamentos estáticos da estrutura (resistência e leveza).
Com isso, esperava-se que, juntamente com o projeto do carrinho[1] do primeiro
semestre, os alunos possam experimentar os desafios básico da profissão: as restrições
geométricas, estáticas-estruturais, dinâmicas e econômicas.
Como resultado, o tema escolhido foi o projeto de uma ponte. A seguir, em torno deste
tema, os professores especificaram os requisitos do projeto e definiram os critérios
utilizados na competição e na atribuição das notas do projeto.
Basicamente solicitou-se o projeto de uma ponte e a construção do seu modelo, em
grupos de 5 a 6 alunos, para permitir a passagem sobre um rio, interligando 2 estradas
marginais, num terreno hipotético, cujo mapa topográfico é fornecido pelos professores
(Fig. 1). Dispondo apenas do mapa topográfico, os alunos teriam que resolver os
problemas geométricos de erguer a ponte num relevo complexo utilizando as técnicas
assimiladas da Geometria Descritiva e Geometria Cotada. Um aspecto relevante do
projeto foi a necessidade de modelamento geométrico tridimensional. Assim, a tarefa
dificilmente seria feita sem que os alunos aprendessem os conceitos de um sistema
CAD e a utilizá-lo.
107
Fig. 1 - Mapa topográfico do terreno hipotético.
O modelo deveria ser construído em escala de 1:200, utilizando-se papel cartão, papel
paraná, madeira balsa ou cordão, e deveria corresponder exatamente ao projetado. Além
disso, deveria acomodar perfeitamente na maquete do terreno, e principalmente nas
fundações já existentes nas margens do rios.
As notas de desempenho são dadas obedecendo 3 critérios:
precisão do encaixe do modelo da ponte no terreno, apoio nas fundações existentes e
ajuste às estradas marginais;
verificação da capacidade de carga através da passagem de uma bola de aço de 1215g e
68mm de diâmetro;
leveza do modelo;
sendo o desempate para classificação de acordo com a seqüência acima.
Vale ressaltar que a importância dada à precisão geométrica sobre os demais critérios se
deve a prioridade na solução de problemas geométricos dentro do contexto da disciplina
de Desenho. Além disso, considerou-se o despreparo dos alunos em relação ao projeto
estrutural.
A nota final do projeto é a média ponderada das notas de documentação do projeto
(40%), desempenho na competição (30%), originalidade (20%) e média das notas de
projeto da turma (10%). A última foi inserida deste o projeto de 1996[1] e serve como
mecanismo para aumentar a cooperação e o companheirismo entre os grupos.
108
Visto que os alunos são ingressantes, dos quais apenas 25% são da área de Engenharia
Civil, a maioria possui pouco conhecimento sobre pontes e desconhecem a resistência
dos materiais. Por isso, foi feita uma orientação geral sobre projeto de pontes e foram
fornecidas algumas bibliografias básicas sobre pontes tais como: Flain[8],
Vasconcelos[9], Merritt[10], etc. Além disso foi necessário apresentar uma rápida
introdução, conceitual e intuitiva, aos perfis estruturais leves e resistentes. O
acompanhamento do projeto foi feito esporadicamente durante as aulas.
Adicionalmente, os alunos receberam assistência dos monitores nos laboratórios de
CAD para resolver os problemas geométricos tridimensionais e executar os desenhos.
A maquete do terreno foi construída pelos teaching assistants. Confeccionada com
pranchas de isopor, em patamares de curvas de nível para simplificar o projeto dos
alunos, recebeu reforço de papal cartão nas superfícies horizontais. Os erros nas cotas
foram inferiores a 2 mm.
Com relação ao acesso dos alunos à maquete, as opiniões iniciais dos professores eram
bastante diferenciadas, desde não permitir o acesso até permitir livremente. A posição
que prevaleceu foi a de se permitir um acesso controlado, isto é, os alunos visitariam a
maquete em grupos, com acompanhamento de um professor ou monitor, podendo
observá-la livremente, porém sem tocá-la.
Procurou-se, com essa definição, simular uma visita ao local da obra, num projeto real
de engenharia. É comum, num projeto real, os projetistas procurarem conhecer o local
onde será feita a obra a ser projetada, com o intuito de, primeiro, fazer uma imagem real
do local, que é sempre melhor do que a imagem abstrata proveniente dos dados
topográficos. Em segundo lugar, porque numa visita, mesmo rápida, é possível perceber
aspectos que muitas vezes não estão claros nos dados e desenhos analisados. Em
concorrências, é até mesmo comum o órgão contratante exigir a obrigatoriedade do
conhecimento do local pelos projetistas. Entretanto, não é permitido e nem seria
possível numa visita desse tipo, levantar dados e informações detalhadas de campo, uma
vez que esses já constam da documentação. É uma visita de busca de dados qualitativos
das condições de projeto e não de dados quantitativos.
Daí a preocupação, na visita da maquete pelos alunos, de não permitir tocá-la,
exatamente para não propiciar tomada de medidas ou dados quantitativos diretamente
da maquete.
Considera-se que esse objetivo – a simulação de condições reais de projeto – foi
alcançado, uma vez que os alunos puderam conhecer o “local da obra” e utilizaram para
o projeto dados fornecidos unicamente pelo mapa elaborado pela equipe de professores.
A dificuldade observada foi na organização das visitas dentro das condições estipuladas,
uma vez há uma tendência entre os alunos de não confiar na ferramenta gráfica e
aproveitar a oportunidade para tentar tirar medidas ou mesmo testar seus modelos na
maquete.
3. Avaliação do Projeto
A competição dos projetos foi realizada em 3 dias consecutivos. A figura 2 mostra a
cena da competição. Cada modelo passa por 3 avaliações: pesagem, teste de encaixe e a
passagem da bola de aço.
Fig. 2 – Avaliação dos modelos de ponte.
109
Fig. 3 – Ajuste do encaixe.
Conforme mostra a figura 3, o encaixe foi o aspecto de maior dificuldade para os
alunos, como era previsto, já que não é um problema de solução trivial. É necessário
fazer dois encaixes interrelacionados. Um, horizontal, que é a concordância do desenho
da ponte com as vias de tráfego com as quais fará a ligação. Outro, vertical, que é o
acerto das cotas de apoio da ponte com as do terreno.
Foram pré-definidas pelos professores, margens de tolerância como critério para a
aceitação dos modelos. Entretanto, observou-se que as margens adotadas não foram
suficientes para cobrir toda a gama de resultados apresentados pelos alunos. É
necessário estabelecer, talvez, mais condições de contorno para o projeto – como definir
a classe da ponte e portanto, a obediência a raios mínimos de curvas, por exemplo – e
critérios mais abrangentes para aceitação e classificação dos modelos.
Exceto alguns grupos que apresentaram trabalhos muito bem feitos aplicando a
metodologia correta, muitos apresentaram problemas do encaixe. Os problemas do
encaixe ocorreram principalmente com os grupos que construíram seu modelo com base
na observação ou medição da maquete ou aqueles descrentes da possibilidade de
resolver o problema geométrico usando apenas o mapa topográfico. Também nota-se
que muitos alunos possuem dificuldade de prever, ou até mesmo perceber que existem
problemas de interferência geométrica.
Em geral, devido a reduzida dimensão dos modelos, estes não apresentaram problemas
com relação ao teste de resistência estrutural. Na competição, observa-se os alunos
adotaram os mais diversos tipos de soluções estruturais, tais como a ponte pênsil da
figura 3. A figura 4 mostra a avaliação da resistência do modelo através da passagem da
bola de aço.
Com relação ao peso, os modelos apresentaram uma grande variação, na faixa de 100 a
500 gramas. Por ser o critério menos importante da competição, muitos alunos
aproveitaram para dar o seu toque pessoal, alguns nem se importaram com os pesos
adicionais de pilhas, interruptores e lâmpadas para instalar um sistema de sinalização
elétrico automático em miniatura (figura 5).
A documentação do projeto engloba os relatórios parcial e final, os desenhos elaborados
pelos alunos e o arquivo do programa de CAD. O peso da nota de documentação é
maior em relação às outras em função da exigência do uso correto e preciso da
linguagem gráfica. Um comportamento dos alunos observado na verificação dos
arquivos de CAD é o fato de nem todos utilizaram o modelamento de sólidos, recurso
que simplifica a solução dos problemas geométricos disponível nos programas de CAD.
A explicação para isso é a pouca familiaridade com a ferramenta cujo uso eles acabaram
de aprender.
Fig. 3 – Avaliação da resistência.
110
Fig. 4 – Modelo com sinalização elétrica.
4. Resultados
De modo geral, a aceitação do projeto pelos alunos é boa, com alguns trabalhos
excelentes, tanto do ponto de vista geométrico como do ponto de vista estrutural. Entre
os comentários citados pelos alunos, podemos destacar: a possibilidade de aplicar os
conceitos aprendidos no curso; vivência de trabalho em equipe, etc. Além disso
recebemos sugestões tais como reduzir um pouco o tamanho dos grupos para aumentar
e tornar mais ativa a participação de cada membro do grupo. Recebemos também crítica
sobre correções do regulamento durante o semestre que de fato aconteceram.
É verdade que o nível do problema proposto no projeto é um pouco elevado em relação
a formação dos alunos ingressantes. Entretanto, com algumas orientações sobre os
conceitos básicos, os alunos puderam enfrentar o problema com bom senso, criatividade
e espírito de trabalho em equipe, características consideradas imprescindíveis para
profissional engenheiro.
A motivação dos alunos diante do desafio pode ser observada nos seus esforços em
procurar as bibliografias complementares e assistências dos professores e monitores
para resolverem os problemas. O desafio também foi um fator relevante de
conscientização da importância dos tópicos de Desenho Técnico e da Resistência dos
Materiais por proporcionar a oportunidade de aplicar os seus conceitos e mostrar a
necessidades destes na vida profissional.
O projeto de uma ponte, com ênfase na precisão geométrica, faz parte das abordagens
adotadas nas disciplinas de Desenho da EPUSP para tentar aumentar a motivação dos
alunos, consolidar o aprendizado e incentivar as habilidades e as atitudes tais como
criatividade, responsabilidade e trabalho em equipe. Animados pelo desafio, muitos
alunos fizeram um estudo geométrico detalhado empregando as ferramentas
geométricas e computacionais aprendidas nas disciplinas de Desenho. A solução do
problema estrutural foi feito de modo conceitual e qualitativa. A motivação e a
conscientização da importância dos tópicos do Desenho Técnico e da Resistência dos
Materiais foram claramente observadas. O impacto didático do projeto na disciplina e
no curso foi, portanto, extremamente positivo.
A experiência também deixou claro que, embora tenham sido dados subsídios em
resistência dos materiais e desenhos de seções resistentes, através de bibliografia e
111
discussões em classe, é necessário um apoio mais sistematizado nessa área. Imagina-se
que isso seria possível através de um trabalho conjunto com as áreas da EPUSP
especializadas no ensino das disciplinas citadas, de modo a se ter, já no primeiro ano, o
ensino de noções intuitivas para elaboração de projetos, integradas com os
conhecimentos das disciplinas específicas que os alunos terão ao longo do curso.
6. Bibliografia
[1] Kawano, A., Santos, E. T., Petreche, J. R. D., Bastas, P. R. M., Ferreira, S. L.:
Aplicação da Técnica de Projeto em uma Disciplina de Desenho Técnico, 1o. Encontro
de Educadores da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, 1996.
[2] Santos, E. T., Cheng, L. Y. and Petreche, J. R. D.: An On-Line Interactive Tutorial
on Projective Geometry, The 8th International Conference on Engineering Computer
Graphicas and Descriptive Geometry (8th ICECGDG), Ago. 1998, Austin, USA.
[3] Santos, E. T., Petreche, J. R. D. and Cheng, L. Y.: Ensino da Geometria Projetiva
através da Internet, II Congresso Internacional de Engenharia Gráfica nas Artes e no
Desenho (GRAPHICA 98), Set. 1998, Feira de Santana, BA.
[4] Cheng, L. Y., Petreche, J. R. D. and Santos, E. T.: Visão Histórica como Fator de
Motivação no Aprendizado da Teoria Geral das Projeções, II Congresso Internacional
de Engenharia Gráfica nas Artes e no Desenho (GRAPHICA 98), Set. 1998, Feira de
Santana, BA.
[5] Petreche, J. R. D., Cheng, L. Y. and Santos, E. T.: Perspectivas: Motivação para o
Aprendizado da Geometria Projetiva, II Congresso Internacional de Engenharia Gráfica
nas Artes e no Desenho (GRAPHICA 98), Set. 1998, Feira de Santana, BA.
[6] Vasconcelos, S. L., Kawano, A., Cheng, L. Y. : Identificação e Classificação das
Principais Falhas Ocorridas durante a Elaboração de Desenhos Técnicos, II Congresso
Internacional de Engenharia Gráfica nas Artes e no Desenho (GRAPHICA 98), Set.
1998, Feira de Santana, BA.
[7] Mafalda, R., Kawano, A. : Modelos de Representação e Processos Cognitivos em
Desenho para Engenharia, II Congresso Internacional de Engenharia Gráfica nas Artes e
no Desenho (GRAPHICA 98), Set. 1998, Feira de Santana, BA.
[8] Flain, E. P.: Obras de Arte: Pontes, Viadutos, Passarelas, Túneis, Galerias, apostila
de PCC-132 Introdução à Engenharia Civil II, EPUSP, São Paulo, 1994.
[9]
Vasconcelos, A. C.: Pontes Brasileiras: Viadutos e Passarelas Notáveis. Pni
Editora Ltda, São Paulo, 1993.
[10] Merritt, F. S. : Standard Handbook for Civil Engineers, Mc Graw-Hill, 1976.
112
Um novo laboratório de eletricidade e magnetismo
Nascimento, Jorge Luiz do
UFRJ - Escola de Engenharia – Departamento de Eletrotécnica
Resumo
As disciplinas de Física oferecidas pelos “institutos de física” se apresentam como
permanentes motivos de preocupação por parte de professores e dirigentes que atuam
no ensino da engenharia. Esta discussão ocorre com muita freqüência no ambiente das
instituições de ensino de engenharia e nos “encontros de ensino”. As principais
divergências entre as faculdades de engenharia e os institutos de física são de caráter
operacionais ou metodológicos e, principalmente, com os índices de reprovação que
seguidamente atingem níveis insuportáveis.
A Escola de Engenharia da UFRJ, após várias tentativas frustadas de acertos com a
unidade fornecedora do serviço, resolveu pela implantação de novas disciplinas de
Física, que funcionassem harmoniosamente com as demais atividades das habilitações
da engenharia, permitindo a aplicação de novas metodologias de ensino e que fossem
objeto de motivação e êxito para os alunos. Especial atenção foi dada para as aulas
práticas (Físicas Experimentais). Nas novas disciplinas de laboratório de Física,
introduziu-se como objetivos principais: o emprego de novas metodologias de ensino e
de estudo, a introdução das práticas de investigação e de projeto e a iniciação do
estudante nos processos de engenharia.
Estas modificações estão sendo introduzidas de forma gradativa, passando,
inicialmente, pela implementação de algumas modificações metodológicas e
posteriormente, pela ampliação dos conteúdos. Adotou-se como fundamento
pedagógico a idéia de que: “quando se faz, se aprende mais”.
No caso da disciplina Laboratório de Eletricidade e Magnetismo optou-se pela divisão
dos conteúdos em três partes, adotando-se uma diversificação nos processos
metodológicos empregados. Objetiva-se que o aluno, além de receber treinamento para
execução de experimentos padrões, seja incentivado a ampliar sua capacidade de
investigar, elaborar e apresentar resultados em público, bem como, a desenvolver suas
potencialidades de conceber e projetar dispositivos que envolvam aplicações de
eletromagnetismo.
Os resultados até aqui estão sendo satisfatoriamente surpreendentes. A
correspondência dos alunos está sendo perfeita, apesar do aumento na carga de
trabalho e das dificuldades operacionais iniciais. Espera-se que esta proposta possa
contribuir significativamente na formação do engenheiro, melhorando a capacidade do
aluno nas características básicas exigidas pela profissão.
1. OS PROBLEMAS COM O ENSINO DA FÍSICA.
A discussão sobre o ensino da Física em nossas universidades está presente na maior parte dos
encontros de ensino de engenharia realizados em nosso país. A disciplina de Física tem sido
uma das vilãs destes cursos, se apresentando-se, em geral, como uma grande barreira para os
estudantes. Ultrapassá-la, muitas das vezes, representa uma tarefa difícil e traumática. São
muitas as reclamações, estando presentes até nas escolas secundárias. Porém, nos últimos
tempos, professores, diretores e alunos redobraram suas atenções para este problema e a
113
pergunta que todos fazem é: por que tanta reprovação nas disciplinas de Física? No caso dos
cursos das áreas de ciências exatas e tecnológicas, esta pergunta é feita ainda com maior ênfase,
questionando-se: como em turmas com tão bom desempenho no vestibular podem ocorrer
índices de reprovação que atingem, às vezes, a faixa de 90%?
Na verdade, estas preocupações foram crescendo à medida que as transformações sócioeconômicas ocorridas no mercado de trabalho passaram a exigir a realização de mudanças nos
cursos superiores [1]. Mudanças, que vão desde a reformulação dos currículos, passando pelo
uso disseminado das ferramentas de informática [2], [3] e acabam forçando a inclusão da
aplicação de novas metodologias de ensino, estudo e avaliação [4], [5], [6].
O que temos notado, porém, é que os colegas atuantes nas disciplinas de Física parecem não
concordar com estas mudança. Surpreendemente, os, já, velhos “institutos de física” ficam
refratários à todas as propostas, repetindo aquela mesma rotina de ensino de “cuspe e giz” e
“prova única”.
Com toda a confiança que possamos ter na formação e no nível de conhecimentos de nossos
Físicos, isto ainda não é suficiente para indicar que possuam uma prática de ensino adequada.
Se fosse assim, teríamos a maior parte dos alunos satisfeitos e não estaríamos aqui discutindo o
problema. Por outro lado, se não fossem os crescentes índices de reprovação, talvez alunos e
professores não reclamassem tanto.
Dessa forma, o problema se apresenta com duas faces: a primeira, que mostra haver algo errado
na estrutura de ensino de Física nas nossas escolas e, a segunda, que justifica as reclamações
somente pelo alto índice de reprovações ocorrentes. Neste caso, os altos índices de reprovações
teriam causa na formação anterior do aluno. De fato, é sabido que o nível de formação dos
alunos de segundo grau está muito abaixo do que seria o ideal para o início de um curso
universitário [8], [9]. Porém, isto não encerra a questão. Se o bom nível de nossas universidades
foi sustentado, ao longo desses últimos 35 anos, vividos sob ameaças diversas, já era tempo de
nossos profissionais terem superado também estes problemas.
Na verdade, embora não devamos mencionar os demais problemas existentes no ensino da
Física sem termos estabelecido uma base de observação específica e adequada, sabemos que os
problemas não se resumem somente aos recordes de reprovações e nem suas causas à formação
anterior deficiente dos nossos alunos. O pior de tudo são as consequências produzidas [11] nos
demais seguimentos dos cursos de engenharia por causa de um aprendizado deficiente nas
disciplinas de Física. Entretanto, ainda que a formação de 2º grau dos nossos alunos possa ter
piorado e que as disciplinas de Física sejam realmente difíceis, alguma coisa deve ser feita para
melhorar esse quadro e, é certo que esta mudança deve começar na estrutura de organização [6]
destas disciplinas, onde o principal objetivo deveria ser “a melhoria do aprendizado com a
conseqüente aprovação do aluno”.
2. UMA BASE DE OBSERVAÇÃO.
Trabalhando em colaboração com docentes da equipe de Física III (eletricidade e magnetismo) e
também acompanhando o ensino de Física enquanto Chefe do Departamento de Eletrotécnica da
Escola de Engenharia da UFRJ, pude constatar que há uma grande divergência de objetivos. O
ensino de Física, como parte da formação do engenheiro, não é discutido pela equipe
responsável pela disciplina. A matéria é tratada de forma isolada. Discute-se, em geral, o livro,
os itens do programa, o planejamento temporal, o número de provas e a distribuição de
responsabilidades. Nenhuma orientação pedagógica é realizada. Não há nenhuma discussão
sobre formas de abordagens mais adequadas ou quaisquer outras discussões com objetivo da
melhoria do aprendizado e da motivação.
Para que possamos formar uma base de discussão sobre os principais problemas e suas possíveis
soluções, relaciono abaixo as principais falhas observadas:
- o planejamento de cada disciplina de Física é feito pela equipe da disciplina sem levar em
conta as outras atividades dos cursos de engenharia e sem qualquer troca de informações
com os coordenadores das habilitações da engenharia, ocorrendo o mesmo com o calendário
de avaliações.
- o docente atuando em uma disciplina de Física quase não se relaciona com o coordenador
da habilitação.
-
114
as abordagens são generalizadas não se levando em conta a habilitação da engenharia
específica da turma.
a única forma de avaliação utilizada é a prova.
não há qualquer forma de acompanhamento do desenvolvimento dos alunos na disciplina,
nem de recuperação.
as provas aplicadas a uma determinada turma são elaboradas por uma equipe, fracionando a
participação do docente responsável pela turma.
No caso das disciplinas práticas, além dos problemas já citados, outras críticas são colocadas:
- falta de correspondência entre os conteúdos teóricos e práticos.
- forma de atendimento inadequada: alunos de uma mesma turma recebendo aulas de
professores diferentes em grupos formados por alunos de diversas turmas.
- realização de experimentos limitados ao tempo de aula.
- uso restrito do laboratório, com pouco acesso pelo aluno.
- uso somente de experimentos padronizados, sem a possibilidade de criatividade e
diversificação.
3. A PROPOSTA DA EE/UFRJ.
Na Escola de Engenharia da UFRJ, foram feitas várias tentativas de acertos com a unidade
fornecedora do serviço. Diante da dificuldade em se estabelecer um entrosamento entre as duas
unidades, a EE/UFRJ decidiu pela implantação de novas disciplinas de Física. O objetivo foi o
resolver os principais problemas existentes: falta de motivação dos alunos, altos índices de
reprovação e incompatibilidade do funcionamento das disciplinas de Física com as atividades da
EE.
A discussão foi estabelecida entre chefes de departamentos e coordenadores de curso, onde
foram apresentadas várias propostas, que evoluíram para uma solução de consenso. Assim, as
novas disciplinas foram estruturadas de uma forma simples e óbvia, com base nas matérias
envolvidas e sem misturá-las, ficando a carga horária de cada uma delas compatível com os
conteúdos e baseadas na unidade de créditos de 15 horas
As novas disciplinas propostas foram as seguintes:
Disciplinas Teóricas:
Introdução à Mecânica Clássica – 90 horas
Introdução à Termodinâmica e Mecânica dos Fluidos – 30 horas
Eletricidade e Magnetismo – 90 horas
Introdução à Física Moderna – 60 horas
Ótica – 30 horas
Disciplinas Práticas:
Laboratório de Mecânica Clássica – 30 horas
Laboratório de Termodinâmica e Mecânica dos Fluidos – 30 horas
Laboratório de Eletricidade e Magnetismo – 30 horas
Estabeleceu-se uma “coordenação central” atrelada à “Direção de Ensino” da EE com a
participação de todos os coordenadores das habilitações. Em seguida, foi montada uma equipe
de professores interessados na implantação do projeto.
Maior destaque está sendo dado para as aulas práticas das novas disciplinas de laboratório de
Física, onde objetiva-se implementar metodologias mais motivadoras [10], destacando-se
principalmente: a introdução da prática de investigação e de projeto e a iniciação do estudante
nos processos de engenharia. Além disso, procura-se estabelecer uma melhor correlação entre os
conteúdos da disciplina teórica e da disciplina prática [7].
Levando-se em conta o número de alunos da Escola de Engenharia (3000 alunos) e a
dificuldade na formação do quadro de professores para as novas disciplinas, optou-se por uma
implantação gradativa das mesmas, iniciando-se em 97/2, a título experimental, para as
habilitações Civil e Naval. O processo de implantação está em andamento, sendo avaliado ao
final de cada período letivo. No momento discute-se a expansão para outras habilitações do
curso de engenharia.
115
4. A EXPERIÊNCIA NO LAB. DE ELETRICIDADE E MAGNETISMO.
As disciplinas Física III e Física Experimental III, abrangiam grande parte dos conteúdos da
matéria “eletricidade e magnetismo”, ficando uma pequena parte (oscilações e corrente
alternada) na disciplina Física IV e Física Experimental IV. As duas novas disciplinas,
denominadas: “Eletricidade e Magnetismo” e “Laboratório de Eletricidade e Magnetismo”
foram estruturadas com todo o conteúdo da matéria “eletricidade e magnetismo”, possuindo
programas correlatos e andamentos paralelos, trabalhados sem os principais vícios das antigas
disciplinas.
Da mesma forma que todas as demais disciplinas teóricas, procurou-se adotar metodologias e
abordagens mais adequadas [8] aos currículos da engenharia. No caso particular da disciplina
antiga de Física Experimental III, a motivação apresentada pelos alunos era mínima. Por isto,
especial atenção foi dedicada à estruturação da nova disciplina prática de “Laboratório de
Eletricidade e Magnetismo”, que veio a motivar a apresentação deste trabalho.
Da mesma forma que nas demais novas disciplinas, procurou-se, inicialmente, implementar
pequenas mudanças. No segundo período de 1997, os conteúdos da disciplina original foram
mantidos, implementando-se algumas modificações metodológicas. Basicamente, adotou-se as
seguintes modificações:
- professor único para cada uma das habilitações (ou cada turma).
- tempo de execução de uma experiência não limitado ao tempo de uma aula, podendo o
aluno utilizar duas ou mais aulas, até que a experiência funcione corretamente ou que o
aluno tenha a compreensão dos experimentos.
- laboratório disponível para o aluno repetir livremente o experimento (com acompanhamento
de técnicos).
- abordagem de projeto em algumas experiências (o aluno deve definir parâmetros e tomar
decisões)
No primeiro período de 1998, além dos aspectos metodológicos mencionados, foram
incorporadas as seguintes modificações:
- ampliação dos conteúdos de forma a obter-se uma correspondência com os conteúdos da
disciplina teórica (os experimentos que antes estavam restritos apenas aos aspectos de
circuitos elétricos, passaram a incluir, entre outros, os conceitos de carga elétrica, campo
elétrico, materiais isolantes, materiais magnéticos, circuitos eletromagnéticos, forças
elétricas e forças eletromagnéticas).
- com a extensão dos conteúdos, novos aspectos metodológicos foram acrescentados,
adotando-se a idéia do aprender fazendo e possibilitando a iniciação dos alunos em
processos de engenharia
- a disciplina foi dividida em três partes, de acordo com os processos metodológicos mais
adequados para cada uma delas:
5. DIVISÃO DOS CONTEÚDOS E METODOLOGIAS UTILIZADAS.
A distribuição de conteúdos nestas três partes e a variação do processo metodológicos de estudo
e aprendizado para cada uma delas não é arbitrária. Como a primeira parte dos conteúdos
envolve tópicos, cujos experimentos relacionados, em geral, podem ser de dois tipos: (a)
experimentos de simples observação de ocorrência através de dispositivos rústicos, sem
quantificação precisa e (b) experimentos, cujas realizações, exigem ambientes super especiais e
aparatos sofisticados, pareceu-nos mais interessante, aguçar a curiosidade dos alunos, propondolhes que realizassem uma pesquisa bibliográfica, redescobrindo tais experimentos. Além disso,
nesta fase é interessante esperar a evolução do andamento da disciplina teórica, podendo o aluno
discutir, também, os temas com o professor da mesma. Durante esse período, então, o aluno
desenvolve seus próprios dispositivos para realização das experiências.
A Segunda parte, envolve os experimentos clássicos de instrumentação e circuitos resistivos,
que podem ser realizados com maior controle de ação, existindo toda uma instrumentação
apropriada para a perfeita quantização das observações a serem realizadas, tais como:
multímetros, voltímetros, amperímetros, fontes e osciloscópios. Além de análises e
comprovações, os alunos podem projetar e modificar instrumentos analógicos básicos. A
116
inovação principal incluída ficou por conta da forma de atendimento ao aluno e da abordagem
de projeto já mencionada.
Na terceira parte, onde os conceitos abordados possuem uma forte característica prática, estando
presentes no nosso dia a dia, nos circuitos elétricos e eletrônicos de nossos eletrodomésticos e
computadores, pareceu-nos mais importante mostrar para os alunos esta condição de
proximidade e, ao mesmo tempo, estimulá-los ao envolvimento com estas tecnologias. À
medida que os conteúdos teóricos são abordados na disciplina teórica, o aluno pode desenvolver
o seu projeto com a orientação de docentes da sua área específica de formação e do professor da
disciplina prática.
Primeira parte:
- tópicos abordados: carga elétrica, campo elétrico e potencial elétrico
- metodologia de estudo: estudo teórico com o livro texto utilizado na disciplina teórica,
pesquisa bibliográfica sobre os experimentos relacionados aos tópicos abordados,
montagens de aparatos experimentais e análise dos experimentos.
- forma de apresentação dos trabalhos: exibição dos experimentos para a turma e entrega
de trabalho escrito, contendo a bibliografia utilizada, resumo teórico dos tópicos
relacionados, roteiro de realização dos experimentos e os principais resultados
potenciais.
- objetivos: o aluno trabalha a sua capacidade de investigar, organizar idéias, de
elaborar experimentos, de elaborar documento para comunicação científica e de
apresentar resultados em público.
Segunda parte:
- tópicos abordados: capacitância, resistência, corrente elétrica, força eletromotriz e
circuitos elétricos.
- metodologia de estudo: estudo de roteiros de experiências propostas, resolução de
exercícios preparatórios, execução de experimentos no laboratório, análise de
execução das experiências e de resultados obtidos.
- forma de apresentação dos trabalhos: desempenho durante a execução dos experimentos
e apresentação de relatório da aula, contendo a análise dos resultados.
- objetivos: treinamento para execução de tarefas técnicas pré-estabelecidas e
apresentação documental de seus resultados.
Terceira parte:
- tópicos abordados: campo magnético, força magnética, lei de Ampère, lei de Faraday,
lei de Lenz, indutância, propriedades magnéticas dos materiais, oscilações
eletromagnéticas e corrente alternada.
- metodologia de estudo: pesquisa bibliográfica, estudo teórico dos tópicos relacionados,
elaboração de projeto relacionado à sua formação específica de engenharia, montagem
e análise de protótipo.
- forma de apresentação dos trabalhos: apresentação do dispositivo proposto,
acompanhado de relatório técnico de ensaios, memorial descritivo e memória de
cálculo.
- objetivos: fomentar no aluno a criatividade e o desenvolvimento de características para
conceber e projetar dispositivos que envolvam aplicações de eletromagnetismo na sua
área de formação profissional.
6. RESULTADOS
A proposta parece ter sido bem aceita pelos alunos. Os resultados até aqui têm sido
surpreendentes. A correspondência dos alunos está sendo muito boa, apesar do aumento na
carga de trabalho dos mesmos. A primeira parte foi desenvolvida com muito entusiasmo. Quase
todos os alunos completaram suas tarefas. Os aparatos e as formas de exibição dos dispositivos
foram muito estimulantes para alunos e para o professor. Alguns alunos, até preferiram
apresentar seus trabalhos também em gravações de vídeo. Os experimentos tradicionais da
117
segunda parte, com a nova abordagem de projeto, motivou o interesse e a participação dos
alunos. No mínimo já serviu para que os alunos tenham mudado a maneira de pensar sobre
Física. Agora, estão envolvidos no desenvolvimento dos projetos da terceira parte (o calendário
da UFRJ está atrasado). Acredita-se que o ganho no aprendizado tenha sido acentuado, bastando
observarmos a felicidade nos seus rostos.
Espera-se que esta proposta possa contribuir significativamente na formação do engenheiro,
melhorando a capacidade do aluno nas características básicas exigidas pela profissão.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. CHIGANER, LUÍS; BIONDI, LUIZ NETO. O Novo Perfil do Engenheiro
Eletricista – XXV COBENGE. Salvador – BA, Anais, V2, pp. 753 – 765, 1997.
2. ALVES, GLÓRIA LÚCIA DE MOURA. O Maple na Modernização do Cálculo –
XXV COBENGE. Salvador – BA, Anais, V2, pp. 919 – 934, 1997.
3. LONGO, HENRIQUE INNECCO. O Engenheiro e o Computador – XXV
COBENGE. Salvador – BA, Anais, V3, pp. 1139 – 1155, 1997.
4. PEREIRA, LUIZ TEIXEIRA DO VALE; BAZZO, WALTER ANTÔNIO. Para
Refletir Sobre o Ensino de Engenharia – XXV COBENGE. Salvador – BA, Anais,
V4, pp. 2104 – 2119, 1997.
5. FERREIRA, MARIA VALERIA GASPAR DE QUEIROZ. O Desafio de Novas
Abordagens Para o Ensino da Engenharia: O Exemplo do Saneamento – XXV
COBENGE. Salvador – BA, Anais, V4, pp. 2049 – 2059, 1997.
6. BELHOT, R. V. Repensando o Ensino de Engenharia –XXIV COBENGE. Manaus
– AM, Anais, pp. 27 - 36, 1996.
7. AMORIM, FERNANDO A. S.; NAEGELI, CRISTINA H. Integração Teoria e
Prática no Ensino de Engenharia – A Construção de Um Novo Modelo Pedagógico
– XXV COBENGE. Salvador – BA, Anais, V1, pp. 115 – 126, 1997.
8. NASCIMENTO, JORGE LUIZ DO; NASSER, LILIAN. A Reprovação em
Cálculo I: Investigação de Causas – XXV COBENGE. Salvador – BA, Anais, V2,
pp. 903 – 918, 1997.
9. Relatório do Sistema Nacional de Avaliação da Educação Básica – SAEB - INEP
10. SANTANA, MARCOS JORGE A e SANTOS, DERMIVAN BARBOSA DOS.
Aprender Fazendo – XXV COBENGE. Salvador – BA, Anais, V4, pp. 2225 2234, 1997.
11. LOTUFO, A. D. P.; SOUZA JR, C.; COVACIC, M. R.; BRITO, J. M. S. A Evasão
e Repetência Escolar Relacionadas com a Metodologia de Ensino - XXV
COBENGE. Salvador – BA, Anais, V. 4, pp. 2148 – 2160, 1997.
118
Básico x profissional: proposta de unidade dialética na
superação de impasses no ensino de engenharia
Osvaldo Pereira Filho e Jomar Gozzi
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
ESCOLA DE ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE ELETRÔNICA
PRÉDIO DO CENTRO DE TECNOLOGIA – SALA H-217 – ILHA DO FUNDÃO
RIO DE JANEIRO – CEP 21941-590 - RJ - BRASIL
2
email: [email protected]
Resumo
Propõe-se que as estruturas curriculares dos cursos de Engenharia abandonem a distinção entre
os chamados ciclos básico e profissional. Além de uma opção por habilitação da Engenharia a
ser feita no vestibular, propõe-se uma integração e uma unidade entre as disciplinas ditas de
formação básica e de formação específica, sendo a formação profissional iniciada desde o
primeiro período. Essa proposta visa os objetivos de estimular o interesse dos estudantes e
reduzir a evasão nos cursos de Engenharia, assim como aprofundar o próprio estudo das
disciplinas, privilegiando a realçando as relações entre conceitos básicos e aplicações na
Engenharia.
Introdução
Um dos problemas mais graves no atual momento dos cursos de Engenharia no país é a
taxa de evasão, cerca de 50% em média, com enorme predominância nos dois primeiros
anos de curso, justamente durante o período correspondente ao chamado ciclo básico. O
índice de evasão decresce em muito nos três últimos anos quando o aluno já está no
ciclo profissional. Entendemos como um dever o exame profundo das causas que
conduzem a essa evasão.
Abordamos nesse trabalho um aspecto que nos parece fundamental: a anacrônica
distinção entre os ciclos básico e profissional, com a postergação no tempo da formação
profissional. Defendemos como proposta a unidade do curso com o abandono da divisão
entre ciclos.
Discussão da Proposta
Quando se pensa na formação de engenheiros capazes de solucionar os problemas
demandados pela sociedade, há que se buscar uma sólida formação em ciências básicas.
Assim, matérias como Matemática e Física continuarão sendo fundamentais no curso de
Engenharia. E cada vez mais crescerá a importância do estudo com qualidade dessas
disciplinas quando se pensa em um engenheiro criativo, inovador e de base científica.
Contudo, o que se tem visto sistematicamente em cursos de Engenharia de todo o Brasil
é um gargalo no aprendizado de Matemática e Física, principais matérias de formação
básica. Esse problema já está mais do que identificado. Há de fato uma expectativa
enorme e um verdadeiro clamor por parte dos estudantes para que esse problema seja
119
superado. No entanto esse problema, que tem afastado tantos alunos nos dois primeiros
anos dos cursos de Engenharia, tem sido objeto de insuficiente atenção. Muitos dos
alunos que abandonam o curso fazem-no com a falsa impressão de não terem aptidão
para a Engenharia, quando o problema pode ser justamente o oposto. O fracasso nas
disciplinas básicas desligadas da formação profissional não pode definir a existência ou
não de vocação para o exercício da profissão de engenheiro. Afirmamos que a estrutura
atual do ensino de Engenharia é que está afastando da Universidade muitos alunos que
poderiam, melhor motivados pela instituição, prosseguir com bom desempenho seus
cursos e se tornarem bons engenheiros.
Evidentemente existem muitos encaminhamentos possíveis para que se possa ter uma
resposta satisfatória para os problemas da evasão e de uma melhor formação no curso de
Engenharia.
O caminho que está sendo proposto nesse trabalho é apenas um deles: a recuperação da
unidade dialética no ensino de Engenharia. Assim propomos que efetivamente não mais
exista a divisão de ciclo básico e ciclo profissional.
Na maioria das Escolas de Engenharia, mesmo onde oficialmente já tenham sido
extintos, persiste inercialmente a arcaica divisão no tempo entre ciclo básico e ciclo
profissional.
Nada mais desestimulante para um aluno egresso do segundo grau que prestou
vestibular para um curso de Engenharia, que portanto quer ver e aprender Engenharia, e
que não vê matérias de formação profissional em seus 2 primeiros anos de curso. Esse
tempo é ocupado por matérias ditas básicas, sendo que as mais importantes, de Física e
Matemática, apresentam-se como verdadeiras barreiras que represam um considerável
contingente de alunos. É comum a manifestação por parte de alunos de que esse período
de tempo é uma verdadeira via crucis ou uma verdadeira prova de obstáculos.
Prosseguirão no curso os que a ela resistirem, os que a ela ultrapassarem. A evasão é
grande justamente nesse período.
Na estrutura vigente tem-se um ciclo básico de dois anos – em que os alunos pouco ou
nada vêem de Engenharia – e um ciclo profissional de três anos – em que os alunos
devem se desligar completamente (e esquecer) do básico. Somente no terceiro ano do
curso, pelo menos, é que o aluno se sente estudante de Engenharia. Isso ocorre devido à
própria problemática que estamos criticando, em que boa parte dos alunos acaba
levando mais tempo ainda para concluir as chamadas disciplinas básicas, quando não
desistem antes. Os que chegam ao ciclo profissional, na tentativa de recuperar o tempo
perdido, muitas vezes ficam mais interessados no estágio, acreditando erroneamente que
assim conseguirão garantir uma futura colocação no mercado de trabalho.
Essa estrutura de ciclo básico e ciclo profissional já se mostrou ineficaz e precisa ser
superada para que um procedimento integrado passe a existir. Assim, a Engenharia
poderá voltar a recuperar o prestígio de atrair jovens criativos e que venham a estudar
por prazer de buscar novos caminhos e a deixar de se perderem numa estrutura
anacrônica e frustrante. Todos os professores que já examinaram essa questão
concordam que algo precisa ser feito com urgência. Não é mais possível conviver com
esses altíssimos índices de evasão nos cursos de Engenharia, achando que o problema se
resume ao "fato" muitas vezes alegado de que os alunos chegam com fraca formação de
segundo grau, e que este seja o fator determinante de abandono do curso.
Por que
o mesmo não acontece na Medicina ou na Odontologia, para citar apenas dois
exemplos, onde os índices de evasão são irrisórios? Alegar que esses cursos são "mais
fáceis" não merece sequer consideração.
120
Há que se buscar as raízes do problema. Dentre as mais importantes, destacamos a
alienação da formação básica de ciências, em especial de Matemática e Física, cuja
responsabilidade deixou de ser das escolas de Engenharia, que perderam até mesmo o
controle da coordenação acadêmica dessas importantes disciplinas necessárias à
formação dos futuros engenheiros.
Urge proporcionar aos alunos de Engenharia uma sólida formação básica com uma
consistente formação profissional em um curso integrado, sem o que esses conteúdos
imprescindíveis do curso de Engenharia aparecerão estanques em dois ciclos distintos
que não possuem mais razão de ser.
No caso da Escola de Engenharia da UFRJ, onde o vestibular já seleciona os alunos para
as sete habilitações específicas (Engenharias Naval, Civil, Mecânica, Metalúrgica e de
Materiais, de Produção, Eletrônica e de Eletrotécnica) não existe mais qualquer
justificativa para que se continue a mencionar o anacrônico e desestimulante ciclo
básico.
Antes da adoção da opção no vestibular, todos os alunos eram obrigados a cursar
durante dois anos um ciclo básico comum e só então "optavam" pela habilitação
desejada. A distribuição dos alunos pelas habilitações configurava-se como um
verdadeiro “vestibular” interno. Nem sempre os alunos conseguiam vagas nos cursos
que queriam fazer, agravando seriamente a administração dos problemas acadêmicos e
humanos que surgiam. Alunos excedentes desse processo competitivo interno ficavam
retidos e frustrados, à espera de eventuais vagas nos cursos muito procurados; outros
buscavam outras habilitações e certamente já começavam nelas desestimulados.
Soluções paliativas como o aumento do número de vagas e até mesmo a criação
emergencial de turmas extras nas carreiras momentaneamente mais procuradas muitas
vezes exacerbaram as assimetrias já existentes dentro dos cursos de Engenharia. Isto
porque, ao mesmo tempo em que algumas habilitações eram muito procuradas, outras,
pura e simplesmente não sabiam mais o que fazer com a oferta de vagas ociosas e
subutilizando uma infraestrutura que demandara grande esforço para ser construída.
Esse era o resultado da regulação pelo “mercado”, isto é, os cursos tinham que adaptar
sua oferta de vagas a uma demanda de perfil muito variável.
Com a opção no vestibular conseguimos pôr um pouco de ordem nessa situação de alta
entropia, que era o antigo ciclo básico. Sabemos que a opção no vestibular não é uma
panacéia e que muitas outras atitudes corajosas precisam ser tomadas para que a
eficiência dos cursos de Engenharia atinja um nível aceitável, entendendo-se que uma
Escola que recebe um determinado número de alunos selecionados assume um
compromisso, com a sociedade em geral e com esses mesmos alunos em particular, de
tudo fazer no sentido de estabelecer condições adequadas para que possam concluir seus
cursos em tempo aceitável e com qualidade.
Ainda se ouve o argumento de que um jovem de 17, 18 anos não tem maturidade para
escolher entre as habilitações de Engenharia. Esse argumento estaria correto se o antigo
Básico proporcionasse alguma maturidade a alguém.
O que existia era uma situação de embrutecimento intelectual em que os alunos eram,
não propriamente incentivados a se apropriarem dos conceitos, mas sim principalmente
a superarem seus colegas em notas a qualquer custo para, com essa restrita medida de
excelência, almejar as habilitações mais procuradas, o que causava os mais diversos
conflitos de difícil solução.
121
Portanto já estivemos em situação mais difícil do que a atual. A opção no vestibular era
um imperativo da nossa realidade e a vemos como uma conquista dos cursos de
Engenharia que a adotaram. Hoje um aluno que conquiste legitimamente vaga através
do vestibular numa habilitação muito procurada, poderá cursá-la desde o primeiro
período com tranquilidade, sem a insegurança do defrontamento com um "vestibular
interno", que ocorria necessariamente na sistemática anterior .
Contudo a opção no vestibular não se esgota em si mesma. Ela abre caminho para um
ataque mais incisivo aos problemas que citamos, pois possibilita que se busque a
indissociabilidade da formação básica com a profissional, ou seja recupera a desejada
unidade dialética do ensino de Engenharia.
Não existe mais nenhuma justificativa para que as disciplinas básicas fiquem todas
amontoadas nos dois primeiros anos e que as disciplinas profissionais fiquem
confinadas nos três últimos anos. O aluno que ingressa em uma escola de engenharia
com uma habilitação escolhida agora possui uma identidade. Essa condição permite que
ele e seus colegas de mesma habilitação exerçam um nível mais alto de questionamento
dos objetivos parciais das diversas disciplinas e do sentido do conjunto. A identidade de
propósitos da turma fortalece seu poder de pressão no sentido de melhorias no curso.
Em cada disciplina dita básica os alunos poderão questionar melhor sua aplicabilidade
sobre problemas práticos que já lhe estão sendo propostos nas disciplinas específicas de
sua habilitação. O fato de estarem cursando disciplinas básicas permitirá que o estudo
de matérias profissionais seja por aquelas também positivamente influenciado. Durante
todo o tempo as matérias básicas e profissionais se interpenetrarão. Os alunos poderão
inclusive melhor valorizar o que estudarem de básico. Eles mesmo poderão fazer as
ligações entre o que estiverem aprendendo de básico e as aplicações na sua habilitação.
O professor de física ou matemática poderá aproveitar a motivação de seus alunos já
obtendo formação profissional. O aprofundamento do nível de discussão nas diversas
disciplinas irá se elevar naturalmente com a maior motivação.
A implementação dessa proposta exige alteração das atuais estruturas curriculares.
Entendemos que na organização de um currículo em todos os períodos os alunos devem
cursar disciplinas com uma filosofia de integração entre o que é básico e o que é de
formação profissional.
Como desdobramento natural dessa filosofia devem ser seguidos os seguintes princípios
na confecção de estruturas curriculares:
Em todos os períodos deve haver disciplinas de formação profissional. O objetivo final
da formação como engenheiro estará sendo levado em conta ao longo de todo o tempo
no curso.
As disciplinas teóricas e as disciplinas de laboratório devem ser integradas. Os
conceitos teóricos podem ser assim validados ou terem verificados seus limites de
aplicabilidade na prática. Na prática a teoria não deve ser "outra". A teoria deve ser
colocada em seu devido lugar, realçando-se seus limites de validade.
Deve haver disciplinas de projeto integrado ao longo do curso, sem prejuízo do projeto
de formatura, onde os alunos deverão empregar os conceitos de todas as disciplinas em
um projeto. Isto naturalmente irá se refletir no curso das disciplinas que se seguirem.
A definição de ementas de disciplinas, mesmo as básicas, deve ser atribuição final da
coordenação da habilitação, esta a maior responsável quanto à qualidade do curso. Não
há sentido em que as coordenações das habilitações tenham que se adequar a ementas
122
fixas montadas para cursos os mais distintos. Qualquer disciplina de matemática ou
física, ou qualquer outra disciplina básica, deve ser oferecida tendo em vista a
habilitação dos alunos de cada turma.
3. Conclusão
A partir da preocupação com a taxa de evasão nos cursos de Engenharia, a análise de
alguns aspectos que a determinam nos leva a propor que não mais exista a distinção
entre os ciclos básico e profissional. Ao entrar na Universidade em um curso de
Engenharia o aluno já deve ter definida sua habilitação. O curso deve ser integrado,
recuperando-se a unidade dialética entre o que é básico e o que é profissional. As
estruturas curriculares devem ser modificadas de modo a atender a essa filosofia de
integração, seguindo-se como um princípio básico que em todos os períodos sejam
cursadas disciplinas de formação profissional.
123
124
Multidisciplinaridade do uso da matemática na engenharia
Irionson Antonio Bassani
Flávio Kieckow
Ruben Panta Pazos
UNIVERSIDADE REGIONAL INTEGRADA
DO ALTO URUGUAI E DAS MISSÕES
RUA UNIVERSIDADE DAS MISSÕES 393 - CEP 98 802-470 SANTO ÂNGELO RS
E-Mail: [email protected]
Resumo - O presente trabalho objetiva relatar a experiência consolidada no ensino de
disciplinas de Engenharia Mecânica que utilizam modelagem matemática analítica e numérica.
Com o desenvolvimento de experimentos com sistemas mecânicos básicos simples mostra-se aos
alunos os fundamentos básicos da matemática analítica, facilitando a utilização de softwares
que possibilitam o desenvolvimento de sistemas mecânicos mais complexos. Esta hipótese está
sendo aplicada em caráter experimental nas disciplinas de Instrumentação, Automação
Industrial, Resistência dos Materiais e Materiais. Experimentos são realizados e as variáveis
são registradas. O aluno recebe uma formação dirigida do conteúdo matemático envolvido e os
coeficientes da equação diferencial que envolvem o fenômeno são determinados. A solução
particular é conferida com os dados experimentais. Testes psicológicos são realizados
objetivando quantificar a ansiedade relativa a solução dos problemas. Dos testes e das
observações realizadas conclui-se que: os alunos mostraram um maior interesse pelas
disciplinas; a matemática tornou-se uma ciência aplicada ao trabalho do engenheiro; aumentou
a aplicação de softwares "complicados"; a ansiedade quanto a aplicação da matemática
diminuiu.
1
Introdução
O presente trabalho objetiva relatar a experiência consolidada no ensino de
disciplinas de Engenharia Mecânica que utilizam modelagem matemática analítica - I
parte e numérica - II parte (a ser publicado).
O avanço tecnológico leva a solução de sistemas físicos com a utilização de
técnicas de medição, a resolução analítica e numérica de equações diferenciais, a
obtenção e tratamento de dados e ao emprego de sistemas de computação algébrica.
Como decorrência a modelagem matemática de sistemas físicos e a descrição
das variáveis envolvidas é uma realidade na engenharia. Os sistemas físicos mais
comuns são os térmicos, mecânicos, fluidos e eletro-eletrônicos. Para sistemas eletroeletrônicos a modelagem matemática é usual e os experimentos e a simulação numérica
são de fácil realização e apresentam boa precisão. Torna-se claro ao aluno unir o
modelo físico ao teórico, bem como a visualização gráfica em função da variável
desejada.
125
No entanto, a modelagem numérica de sistemas térmicos, mecânicos e fluídos é
trabalhosa e normalmente prescinde-se de experimentos pelos mesmos motivos. Esta é
uma das razões porque na Engenharia Mecânica não existem disciplinas com o enfoque
“modelagem de sistemas“. Como conseqüência os alunos têm dificuldade em
“visualizar“ a matemática envolvida e não modelam os fenômenos. Como estes
conhecimentos teóricos são necessários para a utilização dos softwares atuais, o
alijamento dos profissionais do processo de evolução tecnológica é natural.
Com o desenvolvimento de experimentos com sistemas mecânicos simples, é
possível mostrar ao aluno os fundamentos básicos da matemática analítica associados
aos modelos físicos. Esta associação possibilita ao aluno o manuseio de softwares que
levam a solução de sistemas mecânicos mais complexos.
2
Metodologia
São desenvolvidos e realizados experimentos de sistemas térmicos, mecânicos e
fluidos - sistemas de 1a e 2a ordem - e aplicados às disciplinas de Instrumentação e
Automação Industrial do curso de Engenharia Industrial Mecânica (8º e 10º semestres,
respectivamente). A metodologia utilizada para a solução dos sistemas físicos pode ser
vista na Figura 1.
O aluno recebe uma formação dirigida do conteúdo matemático envolvido.
Através da utilização de técnicas de medição são levantados dados experimentais que
descrevem o comportamento de sistemas físicos. Estes dados são tratados
numericamente obtendo-se a função que descreve o comportamento do sistema
estudado. A representação do sistema físico é feita através do modelo matemático
analítico aproximado que descreve o seu comportamento (equação diferencial). A
comparação entre o modelo experimental e modelo teórico analítico e numérico é
efetuada. O aluno emite um relatório técnico-científico de cada experimento realizado.
Figura 1
Metodologia adotada para a modelagem matemática e para a solução de
sistemas físicos
Para a medição das variáveis físicas de interesse (obtenção de dados) são
utilizados sensores convencionais (cronômetro, voltímetro, trena métrica, termômetro).
Para a solução matemática são empregadas técnicas que utilizam sistemas de
computação algébrica (Derive, Math-CAD), bem como graficadores e planilhas (Plotit,
Excel).
126
Uma avaliação psicológica da ansiedade traço é realizada em duas turmas no
final do semestre. Para uma turma não foi adotada a metodologia descrita. Dado a
pequena amostra de alunos esta avaliação não encontra-se concluída.
3 Exemplo de sistema físico adotado - Sistema Mecânico
Como demonstração de sistemas físicos adotados será abordado o sistema
mecânico massa-mola.
3.1
Equação governante
A equação diferencial resultante do balanço de energie que rege o movimento
vibratório de uma lâmina engastada é dada por [1]:
Jf
d2ε
dt
+ Cf
2
dε
+ K f ε = K f SM f ( t ) (1)
dt
onde
Jf é a momento de inércia a flexão, Cf o coeficiente de amortecimento linear
longitudinal, Kf constante flexional e S a sensibilidae estática.
Quando não existe perturbação na viga a equação diferencial se reduz a:
S = ε / Mf
(2)
definida como sensibilidade estática ou função de transferência do sistema [2].
Considerando o material homogêneo, isotrópico e com deformações lineares
proporcionais a tensão aplicada, então de acordo com a lei de Hooke:
S=
ε
1
=
Mf
EW
(3)
Se ocorre uma perturbação externa dependente do tempo no sistema, então a
descrição do fenômeno é dada pela equação diferencial, a qual rege o sistema. A sua
solução é simplificada se os parâmetros da equação (1) forem reduzidos a três:
S: =
ε rp
Mf
, sensibilidade estática µm/m
ω n :=
=
Kf
Jf
ξ: =
Cf
(4)
, frequência natural rad/s (5)
2 K f Jf
, taxa de amortecimento adimensional
(6)
com εrp sendo a deformação relativa quando o sistema atinge o regime estático ao se
aplicar a momento fletor Mf.
127
A função de transferência do sistema mecânico solicitado (elemento elástico) é
dada por:
S ee =
Sω 2n
ε
( D) = 2
Mf
D + 2ξω n D + ω 2n
(7)
A equação (7) caracteriza o elemento elástico como sendo um sistema de
segunda ordem, cujos parâmetros S, ωn e ξ podem ser calculados e/ou determinados
experimentalmente para o caso particular considerado.
A resposta dinâmica do elemento elástico é uma função que descreve a
deformação relativa ε em função do tempo, quando se aplica como variável de entrada
um momento fletor Mt tipo degrau, impulso ou outro qualquer. Supondo que o conjunto
extensômetros de resistência elétrica + Ponte de Wheatstone + eletrônica associada
comporta-se como um sistema de ordem zero, e que não existem massas acopladas
externamente ao elemento elástic, a função ε (t) é encontrada através da sua função de
transferência dada pela equação (1), quando é aplicado um momento fletor tipo impulso
como variável de entrada (não acopla massa), Figura 2.
A solução de ε (t) pode ser encontrada através de métodos numéricos - analise
do sistema a partir das suas variáveis de estado [3], [4], ou através do método clássico
para a solução de equações diferenciais lineares de 2a ordem a coeficientes constantes
[5].
O elemento elástico configura um sistema mecânico que oscila amortecidamente
e a solução da sua função de transferência é obtida por métodos clássicos para o caso
em que o coeficiente de amortecimento vale 0 < ξ < 1. Para esta situação a equação
característica tem duas raízes complexas conjugadas e, para uma excitação tipo impulso
com área A, considerando como condições iniciais ε (0+) = 0 e dε(0+)/dt = SAωn2 , a
solução completa em forma adimensional é dada por [5]:
ε( t)
=
SAω n
1
1− ξ2
e − ξω n t sin( ω n 1 − ξ 2 t )
(8)
A Figura 3 mostra a relação adimensional ε(t)/(SAωn) em função de ωnt e ξ .
A Figura 3 mostra que a freqüencia natural ωn é uma indicação direta da
velocidade de resposta do sistema, pois para um dado coeficiente de amortecimento ξ,
aumentando o valor de ωn, reduz-se o tempo de resposta, uma vez que ωn t - e portanto
ε(t)/(SAωn) atinge o mesmo valor para um tempo menor.
Os valores para a freqüencia natural ωn e para o coeficiente de amortecimento ξ
podem ser obtidos através de medições efetuadas em um ensaio realizado ao se aplicar
um momento fletor tipo impulso. O valor de ωn também pode ser calculado utilizandose o método da conservação da energia [6],[7].
1.0
128
ξ = 0,1
ε(t)/ (SA ω n )
0.8
0.6
ξ = 0,5
0.4
ξ = 0,99
0.2
0.0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-1.0
0
1
2
3
4
ω
Figura 3
n
5
6
7
t
Relação adimensional ε(t)/(SAωn) em função de ωnt e ξ
Outra forma de expressar a resposta dinâmica de um sistema amortecido de 2a
ordem é através das suas constantes de tempo τ1 e τ2, uma vez que não é usual comparar
freqüências naturais e coeficientes de amortecimento de um sistema com outro. Elas
estão relacionadas a ξ e ωn e são facilmente determinadas a partir de dados
experimentais, Figura 4.
O coeficiente de amortecimento ξ representa a relação existente entre o
amortecimento real a que o elemento elástico está sujeito e o amortecimento crítico, este
definido como o amortecimento que zera a oscilação do corpo quando este oscila
livremente. Dado a impossibilidade de prever e equacionar atritos, o coeficiente de
amortecimento ξ só pode ser encontrado experimentalmente. Como para elementos
elásticos utilizados em sistemas mecânicos do tipo abordado geralmente ξ < 0,1, o
coeficiente de amortecimento pode ser encontrado por:
ξ≅
ln( ε 1 ε N )
2πN
(9)
onde ε1 e εN são a máxima e a mínima deformação relativa encontradas entre N ciclos
consecutivos.
129
1.0
0.8
ξ = 0,1
0.6
ε(t)/ (SA ω n )
0.4
0.2
0.0
-0.2
-0.4
-0.6
e
-0.8
-1.0
0
-t / τ2
5
10
ω nt
τ1
15
20
Sistema de segunda ordem. Constantes de tempo τ1 e τ2
Figura 4
A primeira constante de tempo τ1 é dada pela relação:
τ1 =
1
ωn 1 − ξ2
(10)
representando o pe´riodo de oscilação da senóide amortecida, Figura 3. Se ξ < 0,1 a
constante de tempo τ1 pode ser expressa pelo inverso da freqüência natural ωn , com
imprecisão menor do que 0,5 %. Ou seja, neste caso τ1 é dado pelo período τ de um
ciclo.
A segunda constante de tempo τ2 é dada por:
τ2 =
1
ξω n
(11)
e está relacionada com o coeficiente de relaxação da exponencial que envolve a senóide,
Figura 4. O seu valor representa o tempo necessário para a variável de saída acomodarse a um certo valor percentual de um valor inicial estipulado. Um método comum para
encontrar τ2 é aplicar uma excitação tipo impulso ao sistema e medir o tempo necessário
para a variável de saída alcançar 36.8 % do seu valor final. No entanto, este método é
influenciado por imprecisões na determinação do ponto t = 0 e não permite verificar se a
função envolvente á senóide é realmente uma exponencial. Um método que permite esta
verificação e estima um valor para τ2 com maior precisão consiste em plotar semilogaritmicamente os dados de um ensaio. A função que descreve a exponencial
envolvente á senóide é dada por:
ε N = ε 1 e − t / τ 2 (12)
onde ε1 e εN são a máxima e a mínima deformação relativa que ocorre no tempo t. Se na
equação (12) for encontrado o ln (ε1 / εN) , a sua derivada em relação ao tempo vale:
[
]
d
1
ln( ε N / ε 1 ) = −
dt
τ2
(13)
130
ou seja, plotando ln (εN / εt) x t , obtém-se uma linha reta cuja inclinação é
numericamente igual ao inverso da constante de tempo τ2 . Se os pontos desviam-se
consideravelmente da linha reta, a curva envolvente á senóide não é uma exponencial e
o sistema não pode ser descrito pela solução clássica par aum sistema amortecido de 2a
ordem.
3.2
Resultados experimentais
O sistema mecânico é composto de uma lâmina de aço SAE 4340 com
dimensões 280 x 30 x 2 mm. Ela é instrumentada com extensômetros de resistência
elétrica 120 Ω ligados em meia ponte de Wheatstone, de forma a registrar os esforços de
flexão [8]. O registro da medição é efetuado com o programa para aquisição de dados
SAD 32 via microcomputador [9]. O sistema é provido de uma placa A/D CIO-DAS16
e de um amplificador de instrumentação CIO-EXP 330 (empresa LR, Porto Alegre, RS).
Para a medição são efetuadas 2 000 aquisições por segundo. O resultado de uma
medição efetuada está representado na Figura 5.
O programa permite a visualização instantânea da medição. Rotinas matemáticas
acopladas possibilitam a verificação da freqüencia natural através da transformada
rápida de Fourier - FFT Analysis ou a medição direta conforme Figura 6. Para este
exemplo o valor da freqüencia natural é de 18,2 Hz e o do coeficiente de amortecimento
de 0,012. Os resultados medidos foram comparados com o modelo matemático
apresentado, calculado a partir de uma planilha eletrônica - Plot-it, Figura 7.
1500
Amplitude ( mV/V )
1000
500
0
-500
-1000
-1500
0
5
10
15
20
Tempo [ s ]
Figura 5
3.3
Medição efetuada via microcomputador.
Avaliação da metodologia adotada
Um teste psicológico visando avaliar a ansiedade traço e a ansiedade na
resolução de problemas matemáticos foi realizado.
131
Instrumento – Inventário de Ansiedade Traço – Estado
O Inventário de Ansiedade Traço Estado (IDATE) foi criado por Charles D.
Spielberger, traduzido e adaptado por Angela Biaggio [10]. O IDATE é utilizado como
instrumento de pesquisa para investigar fenômenos de ansiedade em adultos normais
(sem perturbações de ordens psiquiátrica). O IDATE é composto de duas escalas
distintas de auto-relatório, elaboradas para medir dois conceitos distintos de ansiedade:
estado de ansiedade e traço de ansiedade. A escala de ansiedade traço do IDATE
consiste de 20 afirmações que requerem que os sujeitos descrevam como geralmente se
sentem. A escala de ansiedade estado do IDATE também consiste de 20 afirmações,
mas as instruções requerem dos indivíduos indicar como se sentem num determinado
momento. No caso desta pesquisa foi utilizado a escala de ansiedade traço - IDATE
parte II.
1500
1000
Amplitude ( mV/V )
ω = 18,2 Hz
n
500
0
-500
-1000
-1500
5.0
5.2
5.4
5.6
5.8
6.0
Tempo [ s ]
Figura 6
Medição da freqüencia natural (programas permitem utilização da
transformada rápida de Fourier - FFT)
A ansiedade estado é conceitualizada com estado emocional transitório ou
condição do organismo humano que é caracterizado por sentimentos desagradáveis de
tensão e a apreensão conscientemente percebidos, e por aumento na atividade do
sistema nervoso autônomo.
A ansiedade traço refere-se a diferenças individuais relativamente estáveis em
propensão a ansiedade, isto é, a diferenças na tendências de reagir a situações
percebidas como ameaçadoras com elevações de intensidade no estado de ansiedade.
Coleta de Dados
132
O IDATE parte II foi aplicado de forma coletiva em 10 alunos do curso de engenharia
que cursavam o 8º semestre e em 5 alunos do mesmo curso, mas que estavam no 10º
semestre.
A escala de ansiedade traço requer que os indivíduos respondam a cada ítem do
IDATE avaliando-se a si próprios numa escala de quatro pontos. A categoria para a
escala de ansiedade traço são: 1- quase nunca; 2- as vezes; 3- freqüentemente; 4- quase
nunca. Os pesos atribuídos são 1, 2, 3 e 4 e os pesos para os ítens a inverter são 4, 3, 2 e
1. A escala de ansiedade traço do IDATE tem sete ítens invertidos e treze contados
diretamente. Os ítens invertidos são: 1, 6, 7, 10, 13, 16 e 19. Os escores podem variar de
um mínimo de 20 (20x1) até o máximo de 80 (20x4) pontos.
1.0
0.8
0.6
ε(t)/ (SAω n )
0.4
0.2
0.0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-1.0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Tempo [ s ]
Figura 7
Comparação do valor medido e do valor calculado pelo modelo
matemático.
Levantamento de Dados
Fez-se o levantamento dos dados dos escores bruto, transformando-os em
escores padrão normalizados conforme o inventário de ansiedade traço, utilizando-se a
tabela 5 (escores – padrão normalizados para 6 IDATE ). Considerou-se o curso
universitário, o ano do curso e o sexo.
Escores / IDATE – parte II / 10º Semestre
Sujeito
Escore bruto
Escore normalizado
1
31
40
2
24
25
3
26
32
4
37
49
5
31
133
40
Escores / IDATE – Parte II / 8º semestre
4
Sujeito
Escore bruto
Escore normalizado
1
38
50
2
54
64
3
58
68
4
35
46
5
47
59
6
41
54
7
41
54
8
41
54
9
35
46
10
31
40
Conclusões
Dos testes e observações realizadas com os alunos conclui-se que: os alunos
aumentaram o interesse pelas disciplinas supra citadas; a matemática tornou-se uma
ciência aplicada ao trabalho do engenheiro; aumentou o interesse pela aplicação de
softwares na engenharia; a ansiedade quanto a aplicação da matemática diminuiu. Uma
abordagem integrada e multidisciplinar foi obtida na engenharia, possibilitando aliar a
parte teórica com a profissionalizante.
Os alunos após realizarem o estágio supervisionado na indústria relataram a
importância e a necessidade desse enfoque ser aplicado aos processos industriais
corriqueiros. A medição, a quantificação e a modelagem de variáveis de processos foi
realizada experimentalmente por 40% dos alunos em estágio curricular.
Os experimentos não relatados estão desenvolvidos e/ou em desenvolvimento e serão
publicados [11].
Agradecimentos
Agradecemos aos alunos da turma 1997 do 80 e do 100 semestre de engenharia
mecânica da URI e ao Prof. Psicóloga Daniela Gonzales pela colaboração na avaliação
do estado de ansiedade e do traço de ansiedade na resolução de problemas matemáticos.
134
Referências
[1]
BASSANI, I. A.
Estudo do elemento elástico tipo cruciforme vazado.
Dissertação de Mestrado, PPGEMM, UFRGS, Porto Alegre, RS, 1987. 108p.
[2]
BORCHARDT, I. G. Fundamentos de instrumentação para monitoração e
controle de processos. Notas de aula, Editora Unisinos, São Leopoldo RS. 71p.
[3]
CLOSE, C. M. & FREDERICK, D. K. Modelling and analysis of dynamic
systems. Boston, Houghton Mifflin, 1978. 600p.
[4]
D’AZZO, J. J. & HOUPIS, C. H. Análise e projeto de sistemas de controle
lineares. Rio de Janeiro, Guanabara Dois, 1978. 610p.
[5]
DOEBELIN, E. O. Measurement systems; application and design.
Tokyo, Mc Graw Hill Kogakusha, 1982. 772p.
9 ed.
[6]
HURTY, W. C. & RUBINSTEIN, M. F. Dynamics of structures. New Jersey,
Practice-Hall, 1964. 455p.
[7]
THOMPSON, K. On the electro-dynamic qualities of metals.
Transactions of the Royal Society, London, 146:649-751, 1956
Philosophical
[8]
HOFFMAN, K.
Dehnungsmeßstreifen: ein universelles Hilfsmittel der
experimentellen Spannungsanalyse. Darmstadt, Hottinger Baldwin Meßtechnik, 1976.
57p.
[9]
ZARO, M.
Sistema de aquisição de dados.
Laboratório de Medições
Mecânicas, Escola de Engenharia, UFRGS, Porto Alegre, RS.
[10] BIAGGIO, A.
Pesquisas em Psicocologia do desenvolvimento e da
personalidade. Porto Alegre: Ed. da Universidade, UFRGS, 1984.
[11] BASSANI, I. A., KIECKOW, F., PAZOS, R. P. Modelos matemáticos na
engenharia a ser publicado em “Cadernos Técnicos do LIME“, URI, 1998
135
136
O Método Dialético para a Formação de uma Consciência
Crítica
DEPARTAMENTO DE MECÂNICA APLICADA E ESTRUTURAS
ESCOLA DE ENGENHARIA / UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
e-mail [email protected]
Resumo
A finalidade deste artigo é mostrar que o método dialético pode ser um instrumento
fundamental para formar cidadãos críticos e conscientes de sua função social. Os princípios da
dialética podem ser muito úteis para a implantação de uma educação transformadora, que
utiliza o diálogo como um instrumento de conscientização. Só a prática é capaz de demonstrar
se este método pode ser empregado em todos os níveis de escolaridade.
Educação Tradicional x Educação Transformadora
Na educação tradicional, ainda muito praticada em nosso país, o professor fala o tempo
todo e os estudantes simplesmente ficam escutando. As aulas meramente expositivas
transformam os estudantes em seres passivos e até omissos. É o que Paulo Freire [1]
chamava de concepção “bancária” da educação, em que o professor “deposita” seus
conhecimentos nos estudantes, que se tornam verdadeiros “recipientes”. Neste contexto,
não há qualquer diálogo e o professor se torna um especialista em transmitir
informações para dóceis alunos que apenas se preocupam em arquivar os conteúdos,
atrofiando a sua capacidade crítica.
Desde a infância, os estudantes são tão massacrados por esta educação conservadora,
que sentem grandes dificuldades para dialogar e pensar criticamente. Muitos professores
até desestimulam e até proíbem perguntas durante as suas aulas, sufocando a
curiosidade natural da criança. Ao longo dos anos, o jovem vai aprendendo a não
questionar. Mais tarde, já na idade adulta, este comodismo está tão consolidado que ele
aceita passivamente as injustiças produzidas pelo sistema.
A educação transformadora não se limita a uma simples transmissão de conhecimentos
mas é um ato cognoscitivo que utiliza o diálogo como um instrumento de
conscientização. É uma educação dialogal e crítica por natureza. O aluno, em vez de
assumir uma atitude passiva como na educação tradicional, atua no processo educativo.
Esta postura questionadora é fundamental no processo educacional em todos os níveis
de escolaridade. Até mesmo na universidade, a educação libertadora pode ser
implantada em áreas aparentemente técnicas. Qualquer problema de engenharia, por
exemplo, está relacionado a questões que devem ser discutidas e não impostas aos
estudantes como um produto pronto e acabado.
137
A Dialética na História
A dialética é muito antiga mas é pouco conhecida. Ela surgiu quando os
primeiros filósofos tentaram explicar o movimento e as transformações das coisas.
Quando Heráclito [2] (535-463 a.C.), um filósofo pré-socrático, disse que não seria
possível banhar-se duas vezes no mesmo rio, ele estava formulando um princípio
fundamental para a compreensão do mundo: a realidade está sempre se transformando.
Hegel [3] (1770-1831), que concebeu um dos mais importantes sistemas filosóficos da
história, tinha uma concepção idealista e formulou as chamadas leis da dialética: a lei
da transformação da quantidade em qualidade, a lei da interpenetração dos contrários e a
lei da negação da negação.
Engels [4] (1820-1895) mostrou que as leis formuladas por Hegel eram simples leis do
pensamento e que estas deveriam ter sido extraídas como resultado da observação da
história da natureza e da história da sociedade humana.
Marx [5] (1818 -1883) utilizou o método dialético em seu livro “O Capital” para
explicar as contradições do sistema capitalista, mostrando que é preciso distinguir o
método de exposição do método de pesquisa. “A investigação tem de apoderar-se da
matéria, em seus pormenores, de analisar suas diferentes formas de desenvolvimento, e
de pesquisar a conexão íntima que há entre elas. Só depois de concluir esse trabalho, é
que se pode descrever adequadamente o movimento real ...”.
Princípios da Dialética
A dialética se baseia nas transformações das coisas, nas contradições e nos
encadeamentos dos processos, podendo ser um importante instrumento para uma
educação crítica e consciente. Os princípios da dialética, que alguns autores [6] chamam
de leis da dialética, não são receitas, mas diretrizes para um método de investigação:
Princípio da transformação da quantidade em qualidade (lei dos saltos)
A partir de certas mudanças quantitativas, acontece a passagem da quantidade para a
qualidade.
Princípio da mudança e do movimento
Nada permanece como está, tudo se transforma. A mudança é uma qualidade
característica de todas as coisas. A natureza e a sociedade estão sempre em contínua
transformação.
Princípio da totalidade
Nada está isolado, tudo se relaciona. A natureza é um todo em que os objetos e os
fenômenos se relacionam entre si, condicionando-se reciprocamente.
138
Princípio da contradição - unidade e luta dos contrários
A transformação das coisas só é possível porque no seu próprio interior coexistem
forças opostas tendendo simultaneamente à unidade e à oposição.
Princípio da negação da negação
O movimento geral da realidade acontece e não se anula no conflito entre afirmações e
negações. A afirmação (tese) engendra a sua negação (antítese), mas tanto a afirmação
quanto a negação são superadas pela negação da negação (síntese).
O método dialético
O método dialético usado por Marx para analisar a conjuntura da época partia de uma
situação social concreta, muitas vezes incompreensível e confusa, para atingir o objetivo
da análise através de aproximações sucessivas. Por outro lado, o método expositivo
percorre o sentido oposto, ou seja, parte das abstrações já descobertas e é apresentado
como se fosse uma construção lógica e racional.
A estrutura do pensamento dialético pode então ser caracterizado por três momentos,
conforme o esquema da figura 1 :
tese (afirmação) - é uma proposição inicial
antítese (negação) - é a proposição contrária à tese
síntese (negação da negação) - é o resultado do processo e se expressa numa idéia
conclusiva que leva em consideração as proposições opostas.
O método dialético fornece parâmetros para analisar de modo objetivo os diversos
ângulos de uma determinada situação da realidade. É importante também observar que a
estrutura do pensamento dialético coincide com as etapas do discurso lógico:
Introdução (tese) - Desenvolvimento (antítese) - Conclusão (síntese).
ANTÍTESE
TESE
SÍNTESE
Fig.1- Estrutura do pensamento dialético
Representação esquemática das formas de educação
As formas de educação podem ser representadas esquematicamente. Na figura 2, está
sendo mostrado um esquema de uma aula tradicional em que o professor tem o
139
conteúdo na cabeça e o transmite para os alunos, que simplesmente ouvem e fazem
anotações. Esta representação é muito semelhante a situação em que os telespectadores
ficam diante de um aparelho de televisão durante horas e horas, sem qualquer diálogo.
Na figura 3 aparece um esquema de uma aula transformadora, na fase em que o objeto
de estudo (representado por um retângulo colocado entre o professor e os alunos) é
apresentado. A figura 4 representa a situação em que o professor dialoga com seus
alunos.
É importante salientar que estas representações são esquemáticas para melhor
compreensão do problema. Obviamente, o objeto de estudo nem sempre é um objeto
concreto, mas pode ser um texto, uma figura, um filme ou um conceito. Até mesmo a
fala do professor ou dos próprios alunos podem ser objeto de estudo.
A
ALUNOS
A
PROFESSOR
ALUNOS
A
P
A
A
Fig.2 - Esquema de uma aula tradicional
A
P
ALUNOS
A
PROFESSOR
A
P
objeto
de estudo
A
A
Fig.3 - Esquema de uma aula transformadora - fase de apresentação do objeto de estudo
140
A
P
ALUNOS
DIÁLOGO
A
PROFESSOR
ALUNOS
A
P
A
DIÁLOGO
A
Fig.4 - Esquema de uma aula transformadora - fase dialógica
Etapas do método dialético para uma educação transformadora
Estas etapas procuram adaptar a estrutura do pensamento dialético para uma
educação transformadora.
1a parte - Apresentação do tema (tese)
Definição do conteúdo programático
Paulo Freire mostrou que na educação transformadora devem sempre estar presentes
dois sujeitos ativos - o educador e o educando. Desta maneira, a definição do conteúdo
programático é o ponto de partida do diálogo. Este conteúdo não pode ser escolhido
arbitrariamente pelo professor de uma forma isolada, mas também deve contar com a
participação dos estudantes.
Muitos poderiam alegar que os alunos não teriam capacidade para decidir a respeito da
definição de um programa ainda desconhecido para eles. A prática tem demonstrado
que eles se interessam muito mais por um assunto quando participam de sua definição.
Apresentação do objeto a ser conhecido (codificação)
Esta apresentação do assunto, que Paulo Freire chamou de codificação, é a etapa em que
os estudantes se deparam com o objeto a ser conhecido que, em lugar de estar na cabeça
do professor como na aula tradicional (fig.2), passa agora para o centro da discussão
(fig.3).
2a parte - Discussão e análise crítica (antítese)
Inicialmente, os estudantes tentam descrever os elementos da codificação para depois
analisar o assunto em questão. Todos os aspectos (positivos e negativos) do problema
141
devem ser analisados de uma maneira crítica. Nesta fase de descodificação, é
fundamental levar em consideração os princípios da dialética.
Esta é a etapa mais rica do processo dialético em que a função do professor é
problematizar, tentando desvendar criticamente, através do diálogo com os alunos, o
objeto do conhecimento (fig.4). O professor deve também participar deste processo pois
certamente irá também aprender muita coisa com os seus alunos.
Depois da discussão, é preciso fazer uma análise da codificação como um todo,
tentando entender o assunto sob os vários aspectos considerados.
3a parte - Conclusão (síntese)
É a parte final em que o professor e os seus alunos, levando em conta a tese inicial e
toda a discussão, chegam a uma conclusão.
Dificuldades para implantar o método dialético
Muitos alegam que é difícil utilizar o método dialético pois os alunos não estão
acostumados a esta prática e alguns até se recusam a participar do diálogo. Isto pode ser
um grande obstáculo, mas deve ser enfrentado pelo professor que pretende implantar
uma educação transformadora. O resultado pode ser surpreendente.
Outros dizem que a discussão em sala de aula pode atrasar muito o programa
que deve ser totalmente cumprido. Talvez no fundo esta justificativa esteja sendo usada
para defender uma educação conservadora. A concepção dialética de educação não se
resume a aula, mas deve ser praticada durante todo o período do curso. Trabalhos
escolares podem ser muito úteis para complementar os estudos e incentivar o diálogo
entre o professor e os alunos fora da sala de aula. Além disso, tais trabalhos podem ser
objetos de pesquisa e até servem também para organizar as atividades em grupo,
incentivando a solidariedade entre os alunos.
Aplicação prática do método dialético
Este método dialético pode ser utilizado em qualquer nível de escolaridade,
desde o maternal até a pós-graduação. Paulo Freire mostrou que esta concepção de
educação é capaz de alfabetizar e conscientizar adultos.
Na Escola de Engenharia da UFRJ, esta sistemática tem sido empregada nas
aulas de projeto da disciplina Estruturas de Concreto Armado do Curso Civil. Os alunos
desenvolvem um projeto piloto partindo das plantas de arquitetura para lançar a
estrutura de um edifício. Uma parte do trabalho é feito em sala de aula e outra em casa.
O projeto serve como uma ótima oportunidade para que os alunos possam discutir as
diferentes soluções para a definição da estrutura e do modelo para cálculo dos esforços.
142
As soluções não são impostas e a função do professor é orientar os alunos na elaboração
de todas as fases do projeto.
Neste curso, alguns exemplos práticos são sempre lembrados para incentivar a
discussão. No início do ano, por exemplo, a trágica queda do edifício Palace II no Rio
de Janeiro serviu como tema para a discussão da importância e da responsabilidade do
engenheiro na sociedade.
Conclusão
O método dialético pode ser utilizado para a formação de uma consciência crítica,
fundamental para uma educação transformadora. Apesar de todas as dificuldades, a
prática tem demonstrado que este método pode ser empregado em todos os níveis de
escolaridade.
Referências bibliogrÁficas
[1] Paulo Freire - “Pedagogia do Oprimido”, Ed. Paz e Terra, 9a edição,1981.
[2] D. Berge - “O Logos Heraclítico”, Inst. Nac. do Livro,1969.
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[6] Politzer - “Princípios Elementares da Filosofia”, Ed. Prelo, Lisboa, 9a edição,1979.
143
144
Ensino de Engenharia e Tecnologia Educacional
Ana Magda Alencar Correia
DEPARTAMENTO DE DESENHO DA UFPE- DOUTORANDA DA ESCOLA
POLITÉCNICA DA USP
[email protected]
Ângela Dias Velasco
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA DA FEG - DOUTORANDA
DA ESCOLA POLITÉCNICA DA USP
[email protected]
“... tem de ser possível sonhar o impensável e falar do impensável, portanto a única coisa que sabemos é
que não sabemos como será o mundo de amanhã. Ele terá mudado mais do que mesmo o pensamento
mais exagerado é capaz de alcançar.” (Jonh Harvey Jones)
Resumo
O ajuste da escola a um tempo cujas transformações requisitam igualmente um novo tipo de
relacionamento com os alunos, deve pressupor o diálogo entre o discurso institucional formal e
as formas de linguagem institucionalmente não-escolares e ainda, dar mais atenção ao que se
pode chamar de "Pedagogia da Informática", que leva em consideração o processo de ensinoaprendizagem, a organização do currículo e a reflexão sobre os relacionamentos homemmáquina. O desafio que se mostra aos educadores não é apenas ter computadores nas escolas,
mas usá-los para o desenvolvimento e mudança das relações e dos meios de ensinoaprendizagem.
Neste trabalho, procuramos refletir sobre a influência e a necessidade do estabelecimento de
novos paradigmas no sistema educativo e na sua aproximação com o ensino nas escolas de
engenharia, em particular, na busca de uma pedagogia informática
Palavras-chave: tecnologia educacional, ensino de engenharia, pedagogia informática
Abstract
The adjustment of the school at a time whose transformations equally require a new
kind of relationship with the students, should presuppose the dialogue between the
formal institutional speech and the forms of an institucionaly no-scholar language and
still, give more attention to what one can call "Informatics Pedagogy", wich takes in
consideration the teaching-learning process, the organization of the curriculum and the
reflection on the man-machine relationships. The challenge that is shown to the
educators now is not only how to use computers in the schools, but to use them for the
development and change of the relationships and of the teaching-learning methods.
In this work, we have seeked for a reflection on the influence and the need of
establishment of new paradigms in the educational system and in its approach with the
145
teaching in the engineering schools, in particular, in the search of a informatics
pedagogy.
Key word: educational technology, engineering teaching, informatics pedagogy .
Refletindo ...
O desenvolvimento de novas tecnologias nas últimas décadas está influenciando todos
os setores da atividade humana. Destaca-se neste processo a evolução das tecnologias
informáticas e comunicacionais que, na figura do microcomputador e da rede Internet,
tem sido determinante no processo de transformação social.
Tal processo, caracterizado como uma revolução da informática, constrói uma
linguagem associada a novas formas de pensar e configura, gradativamente, o que já se
convencionou chamar de “sociedade da informação”.
A expressão revolução vem sendo constantemente associada às transformações
ocorridas no seio da sociedade. Do latim revolutione, FERREIRA (1986) define
revolução como uma transformação radical dos conceitos artísticos ou científicos de
uma determinada época e, para RAMOS (1996), pela dimensão das mudanças que
produz, uma revolução gera profundas crises e desequilíbrios.
“Quando uma circunstância como uma mudança técnica desestabiliza o antigo
equilíbrio das forças e representações, estratégias inéditas e alianças inusitadas tornamse possíveis. Uma infinidade heterogênea de agentes sociais exploram as novas
possibilidades em proveito próprio (e em detrimento de outros agentes), até que uma
nova situação se estabilize provisoriamente, com seus valores, suas morais e sua cultura
locais”.
DELYRA (1997) constata a existência de uma revolução tecnológica em andamento,
baseando-se na observação de crescimento exponencial, mensurado no universo
tecnológico da informática com tempos históricos curtos. Essa característica faz com
que a revolução informática esteja fortemente ligada ao processo de globalização e seus
efeitos serão sentidos por uma grande da população do planeta.
Hoje pode-se entrever que o impacto dessa revolução é muito grande e provoca
mudanças muito profundas mas, pela própria rapidez do processo, é difícil avaliar a sua
natureza detalhadamente. “Estamos hoje na desconfortável situação de nos encontrar,
surpreendentemente, bem no meio deste complexo e inesperado processo e, apesar de
sua magnitude e suas formidáveis potencialidades serem claramente aparentes, estamos
talvez excessivamente envolvidos para poder ver com clareza e, muito menos, prever o
que se seguirá com qualquer tipo de segurança”.
146
Todas estas circunstâncias em que se encontra a sociedade neste fim de século têm
profundos reflexos nos sistemas políticos, sociais, econômicos e legais a ela
relacionados. Estas alterações devem ser analisadas friamente pois, ao mesmo tempo em
que melhoram vários aspectos da vida cotidiana, trazem em seu bojo perspectivas a
serem discutidas como por exemplo, uma tendência proporcionada pela rede mundial,
de homogenização das culturas em favor da dominante, que é a dos países mais
desenvolvidos e poderosos economicamente. Assim, a tecnologia computacional que
teoricamente pode ser divulgada como um instrumento democratizador da informação e
das possibilidades de aquisição de conhecimento, pode se tornar em um instrumento de
opressão, controle e aumento das desigualdades, acentuando a distância entre os que
têm acesso a ela e os excluídos.
Nos países em desenvolvimento como o Brasil, onde convivem, no tempo e no espaço,
“duas sociedades”, uma rica e outra nos limites de pobreza, é particularmente relevante
o estudo dos impactos dessa nova tecnologia pois, não havendo uma unidade cultural
sólida, a fragilidade das instituições locais na defesa dos interesses do povo, em
quaisquer de seus aspectos, permite que o processo de globalização se dê de forma
acentuada, dificultando a mudança necessária para adaptação às futuras realidades
políticas, sociais, econômicas e culturais do mundo.
A globalização da economia exige que o mundo prepare um novo tipo de profissional.
A tecnologia computacional permite cada vez mais que o homem se volte para o
trabalho criativo, distante de tarefas repetitivas e braçais. A popularização dos micro
computadores e da rede mundial (internet) mudam as relações de trabalho e, enquanto o
mundo desafia os limites geográficos e rompe fronteiras, discute-se o fim do emprego e
da educação formais.
O conhecimento, matéria-prima das economias modernas, e a tecnologia afetam os
processos produtivos, as organizações, as relações de trabalho e a maneira como as
pessoas constróem o conhecimento e requerem um novo posicionamento da educação.
A educação é então neste contexto o grande desafio a ser vencido. Em um mundo de
profundas disparidades sociais e econômicas, parece-nos lógico concluir que a educação
deve ser o elemento norteador de todas as transformações uma vez que, enquanto
fenômeno social, expressa os avanços e as crises da sociedade da qual faz parte.
Entretanto, é importante ressaltar que a simples disponibilidade de tecnologia não
provoca necessariamente mudanças significativas, mas a sua apropriação pela sociedade
é que define a velocidade e o alcance das mesmas, ou seja, "seu dinamismo não se deve
a nenhuma pretensa "característica intrínseca" da inovação em si, mas da combinação
de variáveis econômicas, políticas, sociais e culturais - além das técnicas - agindo no
sentido de estabelecer compromissos constantemente renovados, na busca pela
realização dos variados interesses dos atores envolvidos nos acontecimentos".
147
De acordo com o programa de Informática na Educação do MEC (1996), já é consenso
entre os educadores de que o sistema educacional brasileiro deve preparar os alunos de
hoje para serem cidadãos atuantes numa sociedade globalizada em que a informação
desempenha um papel cada vez mais estratégico e justifica a utilização do computador
como recurso educacional afirmando que a maioria dos empregos que existirão nos
próximos dez anos ainda não existem hoje e que o conhecimento especializado está
tendo uma vida média cada vez menor.
Deste modo, é dever da escola capacitar os seus egressos para o mundo do trabalho e
em função disso, o ensino público precisa atingir níveis mais elevados de qualidade,
eqüidade e eficiência. Para alcançar todos esses objetivos, é essencial que a tecnologia
seja parte integrante do currículo escolar, do ambiente físico das escolas e, sobretudo,
do processo de ensino-aprendizagem.
Todo e qualquer tipo de recurso que possa ser utilizado em situação de ensinoaprendizagem, tais como a lousa, slides, retroprojetor, mapas e livros, compõem o
elenco de ferramentas das tecnologias educacionais e, neste contexto, é inegável que o
desenvolvimento da informática e das mídias, possibilitou a transformação de recursos e
a criação de outros, com o mesmo objetivo intrínseco: auxiliar o trabalho do professor e
a aprendizagem dos alunos.
Mas, como é inegável que a adoção de novas tecnologias provoca mudanças no
processo de ensino-aprendizagem, e conseqüente questionamento dos métodos didáticos
tradicionais, bem como a redefinição do papel do professor e de sua interação com os
alunos, e esses aspectos ainda não são assimilados na sua totalidade, a adoção efetiva
das transformações necessárias tem sido feita de forma lenta e não sistemática.
O desenvolvimento da tecnologia educacional bem como a sua prática escolar tem
encontrado a sua fundamentação, principalmente, em quatro teorias sobre o ensinoaprendizagem. O modelo comportamentalista, utilizado na maior parte deste século
encontra oposição nas teorias construtivistas (construtivismo cognitivo e social); além
dessas, a teoria crítica, originária da escola de Frankfurt, tem trazido à baila diversos
aspectos inseridos numa visão histórico-crítica da educação e da influência da
tecnologia educacional.
Tais teorias compõem basicamente duas concepções de paradigmas educacionais, quais
sejam, o tradicionalista e o holístico. Na visão tradicionalista, a aprendizagem é vista
como resultado de um treinamento que se dá em um intervalo de tempo e corresponde à
visão cartesiana presente em seus processos. As relações entre o professor e aluno são
opostas, o professor aparece como sujeito da ação e o aluno objeto do ato educacional.
Já a visão holística, busca a promoção da educação através do questionamento, da
construção do conhecimento pelo próprio sujeito, ativo, que elabora e testa suas
hipóteses juntamente com o professor, mediador do processo.
148
A revolução informática ao trazer em seu bojo uma grande quantidade de dados
acessíveis a uma velocidade nunca antes vista, tem forçado a discussão quase
emergencial das mudanças de paradigmas, não só educacionais como sociais,
econômicos e políticos.
Paradigmas são referenciais que usamos continuamente para balizar nossas ações; são
lentes que condicionam a nossa "visão de mundo", dando-lhes as suas cores e formas. A
sua incorporação no nosso cotidiano faz com que nem percebamos que eles existem e
que são tão determinantes na nossa percepção do mundo. Se por um lado eles podem ser
positivos como referencial, por outro podem nos impedir de enxergar o que não se
ajusta aos seus pressupostos. (Boog, 1996)
Novas estratégias pedagógicas se apresentam ao educador. Há necessidade entretanto de
uma avaliação crítica da adequação dos meios às suas práticas e a seus objetivos.
Por uma Pedagogia da Informática
O ajuste da escola a um tempo cujas transformações requisitam igualmente um novo
tipo de relacionamento com os alunos, deve pressupor o diálogo entre o discurso
institucional formal e as formas de linguagem institucionalmente não-escolares e ainda,
dar mais atenção ao que se pode chamar de "Pedagogia da Informática", que leva em
consideração o processo de ensino-aprendizagem, a organização do currículo e a
reflexão sobre os relacionamentos homem-máquina.
O desafio que se mostra aos educadores atualmente não é somente usar computadores
nas escolas, mas usá-los para o desenvolvimento e mudança das relações e dos meios de
ensino-aprendizagem. Tal postura deve pressupor premissas que considerem que a
informação e o conhecimento são operadas diferentemente dos modelos tradicionais,
principalmente face à rapidez, simultaneidade e forte presença da linguagem icônica.
A possibilidade de trabalho cooperativo entre os estudantes e seus professores, criando
uma nova cultura no processo ensino-aprendizagem através da informática, deve
considerar o computador como meio e não um fim em si mesmo. No processo educativo
eles não substituem as pessoas mas as auxiliam na reorganização das suas interações.
Deste modo, a informática não pode ser vista como um apêndice no processo educativo,
mas sim como um elemento integrador e enriquecedor do currículo, que proporcione
interdisciplinaridade, envolvendo várias áreas e processos levando o estudante a
participar ativamente na aquisição do conhecimento e, neste contexto, têm-se como
ponto primordial a preparação do professor.
149
Embora, ainda não se tenha clareza de como deve ser a formação do professor, o grande
desafio é o mas o de manter uma reflexão interdisciplinar e permanentemente renovada
e o professor passa a ser visto como um facilitador da integração e significação de
conhecimentos acessíveis pelos mais diferentes meios.
"O professor é, então, agente da liberdade, administrador da curiosidade." (G.
Dimenstein)
SIMON (1998) sintetiza a própria razão de ser da universidade como sendo a criação e a
descoberta da informação (pesquisa), a sua transmissão (ensino e extensão) e o seu
registro (publicações).
Deste modo, a universidade deve assumir um papel de suma importância na
compreensão e intervenção no processo que nos conduz por esta revolução.
A revolução da informática deve pressupor interdisciplinaridade; inovação;
interatividade com a sociedade; capacidade de renovação e adaptação dinâmica e
contínua mas os bons resultados apenas são possíveis quando da sua integração ao
sistema educacional prevendo-se, inclusive, diversos tipos de usuários, que possuem
diversos estilos de aprendizagem, de compreensão e motivação.
Para Naisbitt (apud Figueiredo, 1998) a frieza das altas tecnologias impõe uma
contrapartida indispensável de calor humano: quanto mais tecnológica é uma sociedade,
mais necessita de compensações ao nível de valores humanos e da afetividade.
Neste contexto se situa a função chave da escola reinventada: dar estrutura a um mundo
de diversidade, fornecer os contextos e saberes de base para uma autonomia de sucesso
nesse mundo, e fornecer as respostas humanas compensatórias de que a escola de nossos
dias se está a distanciar tão perigosamente.
Na sua opinião, as escolas não têm condições financeiras de manterem um grande
parque de equipamento que se torna obsoleto rapidamente e nem para adquirirem um
número significativo de licenças de títulos didáticos, sempre em renovação.
O ritmo da evolução tecnológica torna incomportável em termos financeiro e
insustentável em termos profissionais, uma formação e uma reciclagem permanente dos
professores para "as nova tecnologias".
Em oposição da visão comum de que o computador, como ferramenta para ensinar e
aprender deve estar na sala e aula, o professor Figueiredo prevê sua utilização mais
racional em casa e no que denomina como Centro de recursos publicamente disponíveis,
150
que evoluirão a partir das bibliotecas e a escola deve estar familiarizada com os recursos
e tem que saber integrar essa familiaridade na ação educativa normal.
Fala-se da escola reinventada ou na busca do seu reencantamento permitido pela
tecnologia. Mas, o reencantamento não reside principalmente nas tecnologias mas em
nós mesmos e na capacidade em tornar-nos pessoas plenas. (Moran, 1998)
O desenvolvimento dos meios de comunicação transforma a prática educativa, seja
através da necessidade pedagógica de incorporá-los às diversas leituras do mundo que
ela estimula, seja através da nova dimensão mundial da sala de aula franqueada pelas
das redes internacionais informatizadas.
No Brasil, onde a maioria das escolas pública convive com situações de extremas
deficiências é imprescindível que a atenção seja redobrada para que a tecnologia não
seja adquirida, a um gasto razoavelmente alto, e seja sub-utilizada ou até mesmo não
utilizada, acabando por ser aproveitada somente para ganhos políticos.
Inúmeras questões necessitam de solução; entretanto é imprescindível que sejam
resolvidas integralmente e a inserção do computador no ensino, constitui apenas mais
uma das nossas preocupações. Entretanto, lembramos que não podemos justificar o
atraso tecnológico, face às dificuldades já quase institucionalizadas sob pena de
estarmos aprofundando cada vez mais a clivagem social entre os alunos da escola
pública.
No momento em que a aprendizagem adquirida nas escolas representa uma parcela cada
vez menor da aprendizagem que se adquire no dia-a-dia, o estudante exige do sistema
educacional maior interatividade, mobilidade, conectividade, ubiqüidade e globalização;
entretanto, a frieza das altas tecnologias impõe uma contrapartida indispensável de calor
humano: quanto mais tecnológica é uma sociedade, mais necessita de compensações ao
nível de valores humanos e da afetividade (Naisbitt, apud Figueiredo, 1998).
A função chave da escola, para Figueiredo (1998) é dar estrutura a um mundo de
diversidade, contextualizando os saberes de base para uma autonomia de sucesso nesse
mundo, e as respostas humanas compensatórias de que a escola de nossos dias se está a
distanciar tão perigosamente.
Entretanto, observando a tendência do entendimento de que a informática na escola
pressupõe apenas equipar salas de aula com computadores salienta que, principalmente
em nível fundamental as escolas não têm condições financeiras de manterem um grande
parque de equipamento que se torna obsoleto rapidamente e nem para adquirirem um
número significativo de licenças de títulos didáticos, sempre em renovação.
O ritmo da evolução tecnológica torna incomportável em termos financeiros e
insustentável em termos profissionais, uma formação e uma reciclagem permanente dos
professores para "as nova tecnologias".
151
Com tais observações, indica que talvez a utilização mais racional do computador deva
ser doméstica e no que denomina como Centro de Recursos (publicamente disponíveis),
que podem evoluir a partir das bibliotecas.
"Educar é, em essência, ensinar o encanto da possibilidade" (G. Dimenstein)
O professor do ensino superior, e mais especificamente das áreas tecnológicas
geralmente não teve formação pedagógica e essa tendência parece que será mantida. Na
maioria dos casos, é um especialista em uma área especifica; entretanto, a sua prática
enquanto educador tem sido apontada como uma das mais importantes deficiências do
sistema educacional.
A universidade precisa cada vez mais dialogar com a educação num sentido mais amplo
como pressuposto para a formação integral do profissional que pretende formar sob
pena de estar cada vez mais se distanciando das suas funções especificas.
Manuilov (1998) considera que entre as principais funções do ensino superior, está a
criação de novos elementos do conhecimento a partir da pesquisa sistemática, projetos e
desenvolvimento tecnológico e, sob este enfoque, o professor em uma escola de
engenharia, deve buscar o conhecimento e experiência também na área pedagógica de
modo a contribuir efetivamente para o processo educacional
O professor deve, ao empregar os termos que se relacionam com a tecnologia educativa,
estar informado sobre as teorias que elas 'reclamam', implícita ou explicitamente, de
modo a possibilitar sua reflexão e reagrupamento de tais teorias segundo eixos
pedagógicos e a avaliação das suas funções de acordo com um 'pensar' educativo
adaptado ao ensino atual.
A incorporação da tecnologia informática na escola trouxe como interessante
conseqüência um retorno à reflexão sobre o processo de aprendizagem suscitando a
compreensão da Educação como processo de transformação que permite ao ser humano
desenvolver suas potencialidades inatas de acordo com determinados referenciais
culturais.
Por muito tempo distante das escolas de engenharia a discussão à cerca das teorias e
práticas pedagógicas emerge em função das tecnologias educacionais relacionando as
áreas tecnológica e humanista estabelecendo uma linguagem comum resultante de sua
interação.
A introdução de novas tecnologias nas escolas não deve precipitar a substituição do
modelo tradicional de aulas, sem que haja uma preparação do corpo docente e projetos
específicos de integração de propostas educativas. Simplesmente tornar alunos e
152
professores usuários desse potencial é insuficiente; conectar várias pessoas em rede
telemática não garante o compartilhamento objetivo de informações. O acesso às novas
tecnologias deve possuir objetivos específicos, sejam educacionais, sociais ou
organizacionais, que busquem o crescimento intelectual e profissional de seus usuários.
Apenas assim a escola, em qualquer nível estará incorporando a principal tecnologia
educacional de qualquer sistema educacional, que reside na formação de seus
professores, tendo-se em vista que... a educação é a arte de ensinar o exercício da
liberdade (G. Dimenstein).
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TERRA
JR..
Osvaldo
Gomes.
A
Educação
http://www.inf.ufes.br/~tavares/www/trab1.html (1997)
e
a
informática.
154
Comando numérico aplicado ao ensino de desenho para
engenharia: atividades propostas
Mafalda, Rovilson *
* Escola Politécnica da Universidade de São Paulo - Depto de Eng. de Constr. Civil e Urbana
Av. Prof. Almeida Prado trav. 2 n° 271 - Cidade Universitária - 05508 900 - São Paulo - SP
Tel.: +55 (011) 818 5438 e-mail: [email protected]
Kawano, Alexandre * **
** Depto of Mechanical Engineering 79-5 Tokiwadai, Hodogaya-Ku Yokohama 240 Japan
Tel.: +81 (45) 339 4039 e-mail: [email protected]
Abstract
This paper is part off study “numerical control applied to engineering design
teaching”. Here are presented propose activities based on numerical controlled
machine to engineering design curses. These activities are sculptured tool path with
orthographic views and freehand sketch with prototype models.
Introdução
Comando numérico aplicado ao ensino de desenho para engenharia é um estudo prático
e teórico sobre o uso de tecnologias de prototipagem rápida baseadas em máquinas
numericamente controladas no ensino de desenho para engenharia. Esse estudo se insere
em linhas de pesquisa que envolvem ensino e tecnologia, desse modo se desenvolve
paralelamente a estes dois temas, aqui denominados aspectos tecnológicos e aspectos
sócio técnicos. Neste artigo são apresentados e discutidas propostas de atividades para
aplicação em cursos de desenho, abrangendo suas características e domínios de
aplicação como parte dos aspectos tecnológicos do estudo.
Parte da motivação para este estudo são as transformações causadas pelas tecnologias na
natureza do trabalho e na organização da produção, que faz desaparecer muitos
trabalhos rotineiros e repetitivos que agora podem ser e programados para serem
realizados por máquinas automáticas, e também pelo fato de que as tecnologias
aproximam cada vez mais os modos de aprender e produzir do ponto de vista dos
recursos e capacidades mobilizadas. Desse modo entendemos pertinente experiências
com recursos tecnológicos em cursos de desenho para engenharia.
Comando numérico por computador: motivação
De modo geral programas gráficos e máquinas controladas numericamente,
desempenham basicamente a mesma tarefa ao produzir a representação gráfica de
segmento de reta de acordo com certa função na tela de um computador, ou usinar uma
peça de algum material, de acordo com dados gerados manualmente ou por um
programa de computador (FRENCH; VIERCK, 1985).
155
Técnicas de automação baseadas nestes conceitos utilizam a capacidade de cálculo e
armazenamento do computador, por exemplo, para dirigir uma caneta que reproduz as
linhas de um desenho ou produzir peças, de maneira rápida e precisa. A vantagem
deste processo é que este pode rápido e precisamente produzir uma curva ou contorno
correspondente a uma função matemática, ou seja, ocupar uma série de posições no
espaço de representação correspondendo a um conjunto de coordenadas x, y, z.
Estas características tornam possível o desenvolvimento de atividades baseadas nestes
princípios, pela disponibilidade de programas de computador e equipamentos a cada dia
de custo mais baixo.
156
Comando numérico por computador:
conceitos básicos
Comando numérico por computador é a técnica pela qual, instruções em forma de
código são enviadas para uma máquina através de um microprocessador embutido na
própria máquina, o comando numérico. Estas instruções se apresentam na forma de
números, letras do alfabeto e outros símbolos, definindo uma linguagem de interface. A
máquina responde ao código de informações, executando as várias instruções contidas
no programa. Estas instruções podem variar a posição da ferramenta, controlar sua
velocidade e direção, selecionar ferramentas, ligar ou desligar a máquina, etc. As
instruções são recebidas pela máquina na forma de blocos de informação.
Um bloco de informação é um grupo de comandos suficientes para fazer com que a
máquina execute uma determinada função, por exemplo, um bloco de informação pode
instruir a máquina para mover a mesa (eixos x e y) para uma coordenada específica
rapidamente (movimento transversal), ou alterar os valores da velocidade de giro
(avanço radial) e a largura dos avanços axiais (x, y, z). Um conjunto de blocos formam
um programa de comando numérico, ou seja um arranjo de blocos organizados de
maneira lógica (MACHADO, 1990).
Atividades para cursos de desenho para engenharia
As atividades aqui propostas tem como objetivo permitir seu aproveitamento em cursos
de desenho para engenharia, desde seu uso como ferramenta de apoio, até como
instrumento de ensino. São considerados como aspectos fundamentais a aproximação
dos alunos aos conhecimentos sobre aplicações de tecnologias gráficas através de
atividades inerentes aos cursos onde estas se inserem de acordo com pontos em comum
encontrados.
O segundo aspecto é relativo a aplicação das atividades às várias carreiras de
engenharia, o que entendemos como pertinente. Isto é favorecido pelo fato do trabalho
em engenharia atualmente em grande parte ser desenvolvido por equipes multi
disciplinares, onde é importante para a comunicação a unificação de certos aspectos dos
universos de discurso das especialidades. Desse modo as aplicações das técnicas
envolvidas no uso da ferramenta são vistas como o foco central da atividade, enquanto a
ferramenta um instrumento para exemplificar as aplicações destas técnicas
(MAFALDA, KAWANO, 1998).
Prática de esboço com modelo protótipos
Desde que o raciocínio humano suporta o trabalho consistente com informações
incompletas, engenheiros e projetistas usam esboços para comunicação informal,
discussão e tomada de decisão. Esboços incorporam vários níveis de formalidade e
157
detalhes sobre determinado artefato além de seu uso ser comum em deliberações sobre
projeto.
A atividade de esboço é importante por exemplo, para os indivíduos envolvidos em
projetos colaborativos, onde o uso destes focaliza elementos que necessitam de
definição explícita, sem contudo necessitar do mesmo nível de detalhes de uma
representação formal (SCHÖN, 1996), e ainda, segundo FISH e SCRIVENER praticar
esboços, amplifica a capacidade inventiva do indivíduo (RIEMAN, 1996).
Desse modo a prática de esboços se mostra adequada por suportar a comunicação
informal e não detalhada de partes de um artefato ou sistema, e no ensino como prática
inicial das técnicas de representação gráfica. Nesta abordagem técnicas de esboços são
aplicadas em atividades práticas em sala de aula usando modelos protótipos para
exercício desta linguagem informal.
Para a prática desta atividade uma série de modelos é construída e disponibilizada para
o uso em sala de aula. A construção dos protótipos é realizada por processo de usinagem
em máquina com comando numérico e a tipologia destes é apresentada nos próximos
itens.
Figura 1. Modelo protótipo e esboço
Caminhos de corte esculpidos com projeções ortográficas: trajetórias e objetos 21/2D
A possibilidade de programar uma máquina com comando numérico manualmente, ou
escrever um programa orientado por uma representação gráfica com o auxilio do
computador possibilita como atividades construir programas para trajetórias, e a
construção de alguns objetos, como os utilizados para a atividade de esboço, que
atendam ao conceito 21/2D, que são objetos que tem como características possuírem
faces de contorno simultaneamente paralelas ao plano x-y, ou constantemente normais
ao plano x-y, como o exemplo da figura um (HELD, 1991).
As atividades de construção de trajetórias e a construção de caminhos de corte para
usinagem de objetos apresentam níveis diferentes de dificuldade, sendo a segunda, uma
extensão da construção de trajetórias, acrescidas de mais alguns conceitos e uso de
outras facilidades computacionais. Os conhecimentos tecnológicos envolvidos nestas
atividades são rapidamente formulados e apresentados aos alunos, pois os parâmetros
envolvidos são pré estabelecidos, como as especificações de usinagem e os parâmetros
de trabalho para as máquinas a partir do uso de materiais conhecidos.
158
A preparação manual de dados para comando numérico em atividades industriais é
tediosa, além de possibilitar a ocorrência de erros (HELD, 1991). Para o ensino
entretanto, favorece o uso habilidades, como a habilidade de visualização espacial, onde
o aluno visualiza mentalmente um objeto. Isto confere características a estas atividades
pertinentes a cursos de desenho para engenharia, tais como resolver problemas espaciais
no plano, e questões geométricas, como as posições absolutas da ferramenta nas
trajetórias construídas. Nos próximos itens são apresentados resumidamente os pontos
principais que envolvem esta atividade.
Definição informal de polilinha
Polilinha é um conjunto formado por (n) segmentos de reta definidos por (n+1) vértices
que definem os pontos finais de quaisquer de seus segmentos. Assim uma polilinha é
representada por uma lista dos vértices que a definem. É importante notar que uma
polilinha não é sempre aberta, pois o ultimo ponto pode ser conectado ao primeiro. A
figura dois mostra uma polilinha aberta.
Figura 2. Polilinha aberta
vértice6
(408, 205, 0)
vértice1
(84, 200, 0)
vértice7
vértice3
(237, 170, 0)
vértice5
(374,171, 0)
vértice2
(174, 152, 0)
vértice4
(300, 121, 0)
Uma vez representada graficamente a trajetória, o uso das informações relativos as
coordenadas dos vértices requer a manipulação de facilidades computacionais, presentes
em muitos programas CAD genéricos.
A figura dois mostra uma polilinha 2D com sete vértices, na figura três é mostrado o
efeito do uso de uma das facilidades computacionais utilizadas, que interpola
automaticamente outros vértices nos segmentos da polilinha. Como resultado temos
uma quantidade adequada de vértices para uso em um programa CN, pois define de
modo mais suave uma trajetória.
vértice6
(408, 205, 0)
vértice1
(84, 200, 0)
vértice7
(459, 175, 0)
vértice3
(237, 170, 0)
vértice5
(374,171, 0)
vértice2
(174, 152, 0)
vértice4
(300, 121, 0)
Figura 3. Polilinha - operação de interpolação
Uma vez que uma quantidade suficiente de vértices foi interpolada, o próximo passo é
realizar a aquisição dos dados numéricos referentes a polilinha, novamente utilizando
facilidades computacionais do programa CAD. A figura quatro mostra o formato final
do programa CN que representa parte da trajetória mostrada na figura três.
159
Protótipos de objetos 21/2D
Esta atividade pode ser aplicada como um trabalho a ser desenvolvido individualmente
ou por grupos. As tarefas desta atividade são extensões dos conceitos de definição
gráfica de trajetórias, agora aplicada a construção de objetos que atendem ao conceito
21/2D. Esta característica, simplifica a construção das trajetórias, pois todas são
paralelas, e ainda, simplifica a operação de uma máquina de três eixos, como o tipo de
controle de usinagem.
As projeções ortogonais
As projeções ortogonais servem como apoio para o planejamento de construção das
trajetórias, e também como base para seu traçado. A vista superior serve como
referência para o posicionamento da peça bruta em relação ao objeto e também como
ponto de partida para a definição das trajetórias. A vistas laterais permitem acompanhar
as cotas dos planos e consequentemente as subdivisões em função dos parâmetros de
usinagem, neste caso já estabelecidos.
peça bruta
0.00
-150
-200
-300
-300
-250
-75
-300
Figura 4. Projeções (superior e frontal) de um objeto 21/2D – planos principais de usinagem
Esculpindo as trajetórias
As trajetórias são construídas paralelamente, até que haja uma mudança nas partes do
objeto. Uma vez conhecidos todas trajetórias que usinam as partes do objeto contidas
naquele plano, passa-se a subdivisões em camadas que deve observar quanto em
profundidade daquele material é possível usinar por camada. Recomenda-se utilizar
camadas pouco espessas para não forçar demais as máquinas. A figura quatro mostra
um plano de trajetória e uma subdivisão de nível. Uma subdivisão de nível corresponde
a mesma trajetória porém em maior profundidade.
O número de camadas de usinagem para uma determinada trajetória leva em conta
como mencionado anteriormente aspectos tecnológicos referentes ao material a ser
usinado, como sua dureza. Assim a quantidade de camadas de usinagem para uma
160
determinada trajetória é realizada sobrepondo estas camadas em cotas de usinagem
definindo um programa CN.
As trajetórias devem ser construídas se possível evitando passar a ferramenta duas
vezes no mesmo local. As estratégias utilizadas são paralela ao contorno e paralela a
uma direção, nesta abordagem as duas são utilizadas simultaneamente (HELD, 1991).
Figura 5. Plano inicial de usinagem – projeção superior
NíVEL -200
cota de usinagem - 50
Construindo o programa de comando numérico
A composição do programa CN é auxiliada pelo fato das partes deste estarem
separadas. Na figura abaixo temos as linhas verdes, que são os pontos de
reposicionamento da ferramenta (transição de uma parte para outra).
A figura seis mostra dados referentes a uma trajetória já acrescida dos códigos da
linguagem de CN utilizada. A divisão da trajetória em várias cotas é feita simplesmente
editando o arquivo da trajetória, e acrescendo a coordenada (z) os valores referentes a
cota de usinagem.
POSIÇÕES RELATIVAS DA TRAJETÓRIA
Z
Z
Z
Z
Z
Z
84.3066, 200.9844, -150.0000
124.8747, 163.8446, -150.0000
174.4784, 152.5680, -150.0000
206.1788, 163.0401, -150.0000
233.5898, 170.6251, -150.0000
267.0700,145.7283, -150.0000
CÓDIGO DA LINGUAGEM DO CN - LINHA
Figura 6. Exemplo de programa CN em formato texto
O processo de usinagem
161
Uma vez terminado a construção do programa CN, o próximo passo é a usinagem do
modelo. Nesta atividade é recomendável como medida de segurança ativar o programa
na máquina CN sem contato com a peça bruta, ou seja, usinagem vazia. Desse modo é
possível checar uma ultima vez o programa. Algumas aplicações para programas CAD
podem realizar a simulação do processo de usinagem. A figura oito mostra uma parte
do processo de simulação de uma trajetória, usando um programa de animação.
Figura 7. Simulação do processo de usinagem
Análise e discussão sobre as atividades
As atividades propostas, ainda estão sendo implementadas, levando-se em conta outras
questões como disponibilidade de material de consumo e material didático (apostilas), e
também alguns pontos das atividades que podem ser melhoradas pelo desenvolvimento
de aplicações para o ambiente CAD de trabalho, entretanto testes como mini cursos
estão sendo realizados com alunos voluntários.
Estas duas atividades propostas oferecem boas condição para serem aplicadas em
cursos de desenho. A atividade de esboço não requer mudança significativa na estrutura
da disciplina, entretanto a produção dos modelos requer tempo extra aula, além de peças
de reposição em casos de danos nos modelos. Esta atividade pode ser aplicada no inicio
dos cursos como parte dos exercícios de esboço a mão livre.
A segunda atividade, esculpir trajetórias e caminhos de corte, requer o uso das máquinas
CN pelos próprios alunos, assim exige alguns conceitos prévios sobre operação e
utilização das máquinas. Embora estas possam ser aplicada individualmente a alunos,
recomenda-se que a construção de objetos seja aplicada a duplas de alunos, enquanto
que a construção de trajetórias de modo individual.
A construção de objetos como atividade apresenta as melhores características para
cursos de desenho do que a simples construção de trajetórias, pois consegue fazer com
que os alunos usem conhecimentos de geometria e façam uso de habilidades, como a
visualização espacial. Durante esta atividade há a necessidade visualizar a trajetória da
ferramenta ao longo do eixo (z), além de atenção para evitar o choque da ferramenta
com o sistema de fixação, ou extrapolar a área de trabalho da máquina.
162
Neste artigo apresentamos propostas de atividades para aplicação em cursos de desenho
para engenharia com o uso de máquinas como comando numérico. Experiências
realizadas na forma de mini cursos (MAFALDA; KAWANO, 1998), mostram que são
possíveis de serem aplicadas, respeitando-se a quantidade de equipamentos disponíveis
e o número de alunos por grupo de trabalho.
O principal aspecto observado em relação ao uso destas tecnologias nos cursos de
desenho tem sido o fato de que uma eventual implantação destas atividades, os cursos
devem ser reformulados para um melhor aproveitamento dos alunos e encadeamento
com outras atividades de cursos de desenho para engenharia.
Agradecimentos
FAPESP - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo - proc. 97/09825-8
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SCHÖN,D.A. The reflective practioner: How professionals think in action. Arena
ashgate Publishing, Inc. London, 1996.
163
164
Modernização do Ensino e da Pesquisa em Engenharia
Elétrica na Universidade Presbiteriana Mackenzie
Sandra M. Dotto Stump e Luiz S. Zasnicoff
Universidade Presbiteriana Mackenzie
Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Rua da Consolação, 896 – Edifício João Calvino
CEP 013202-000– São Paulo – SP
Fone: (011)236-8599
Fax: (011)236-8600
BREVE HISTÓRICO DA UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE
Numa cidade como São Paulo, é cada vez mais difícil reconhecer marcos tradicionais, a
fisionomia dos bairros, as ruas que percorremos. As antigas referências mudam tão
rapidamente que nos parece como se andássemos por uma nova cidade.
Existem algumas referências urbanas que o tempo não apaga. O MACKENZIE é uma
delas. Suas construções centenárias de tijolo aparente, seu campus no centro da cidade,
símbolo de excelência em educação.
O MACKENZIE é uma comunidade fortemente integrada, graças à identidade de
propósitos entre a comunidade de mestres e alunos.
Circulam pelo centenário campus cerca de 26.000 alunos, da Pré-Escola à PósGraduação, 1.000 funcionários, 2.000 professores e mais de 5.000 visitantes, que
acorrem às suas dependências. Totalizam cerca de 34.000 pessoas, número superior à
população de muitas cidades brasileiras.
O MACKENZIE começou a nascer por volta de 1870, quando a cidade inteira mal
chegava aos 25.000 habitantes. Ainda havia escravidão e o Brasil era um império
iluminado a velas e a lampiões de querosene. Culturalmente, a cidade era dominada pela
Academia de Direito e o ensino básico e secundário eram controlados pela igreja do
Império.
Nesta cidade, um casal de missionários presbiterianos norte- americanos, o Reverendo
George W. Chamberlain e a Sra. Mary Annesley Chamberlain, fundou uma escola, na
sala de jantar de sua casa, que começou a funcionar com apenas uma professora, a Sra.
Chamberlain, e três alunos.
Se numericamente a escola era pequena, a proposta pedagógica era ambiciosa e
pioneira. Baseando-se no sistema escolar americano, as classes eram mistas, praticavase ginástica, aboliam-se as repetições cantadas e os castigos físicos (a famosa
palmatória), introduzia-se a experimentação. A ênfase principal era a liberdade
religiosa, racial e política, extremamente ousada numa época em que as escolas eram
reservadas à elite, monarquista e escravagista. A Escola Mackenzie foi pioneira em
receber filhos de abolicionistas, republicanos, protestantes e judeus. Como nem todos
podiam pagar, institui-se um sistema de bolsas, em 1872, que jamais foi abandonado.
Em 1896, começou a funcionar seu primeiro curso superior: a Escola de Engenharia.
165
Em 1952, foi solenemente instalada a Universidade Mackenzie que, na ocasião, contava
com a Escola de Engenharia e as Faculdades de Arquitetura, Filosofia, Ciências e Letras
e Economia.
Hoje, o Mackenzie se constitui num dos maiores complexos educacionais da América
Latina, atuando nas mais diversas áreas do conhecimento humano, tanto em nível de
graduação como de pós- graduação.
CRONOLOGIA DO INSTITUTO PRESBITERIANO MACKENZIE
O Mackenzie teve origem em 1870, com a abertura, na sala de jantar da residência de
Mrs Mary Annesley Chamberlain, esposa do reverendo George Whitehill Chamberlain,
na Rua Visconde de Congonhas do Campo nº 1, São Paulo, de uma pequena escola de
três crianças. Pioneiro na educação sem distinção de sexo, raça ou crença, nasceu tão
modesto e despretencioso, que não houve registrado da data. A partir de 1878, alguns
fatos sucederam-se, que demonstram a evolução da entidade até o presente.
1878 Miss Phoebe Thomas, organiza a 1ª classe de Educação Física.
1895 No dia 21 de Novembro, a instituição passou a denominar-se " Mackenzie
College", em homenagem ao benemérito Dr. John Theron Mackenzie.
1896 Instala-se o Curso de Engenharia; foi seu primeiro diretor o Dr. Horace Manley
Lane.
1902 Instala-se a Escola de Comércio, que teve origem no curso de comércio, em 1890,
sendo, portanto, o mais antigo do País.
1932 Instala-se a Escola Técnica, com cursos de Química Industrial, Mecânica e
Eletricidade: a primeira no Brasil.
1940 Substitui-se a denominação " Mackenzie College" por " Instituto Mackenzie".
1947 Instala-se a Faculdade de Arquitetura, que já existia desde 1917, como parte da
Escola de Engenharia. Foi seu primeiro diretor o Profº Cristiano Stockler das Neves.
Instala-se a Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras, sendo seu primeiro Diretor o
Profº Lívio Teixeira.
1950 Instala-se a Faculdade de Ciências Econômicas. Foi seu primeiro Diretor o Profº
Licurgo do Amaral Campos.
1952 Instala-se a Universidade Mackenzie. Foi seu primeiro Reitor o Profº Henrique
Pegado.
1954 Instala-se a Faculdade de Direito. Foi seu primeiro Diretor o Profº Jorge
Americano.
1961 Nacionaliza-se o Mackenzie, que é transferido por doação à Igreja Presbiteriana
do Brasil.
1964 Instala-se a Escola Normal Mackenzie. Na verdade, o preparo de professores para
o curso primário, iniciou-se em 1889, com a “Classe Normal".
1968 Institui-se o Centro de Rádio - Astronomia a Astrofísica Mackenzie (CRAAM),
conhecido desde 1960 como Grupo de Rádio - Astronomia Mackenzie (GRAM).
1971Desligam-se da faculdade de Arquitetura e Urbanismo, os Cursos de Comunicação
Visual, Desenho Industrial, Desenho e Plástica, agregam-se à Faculdade de
Comunicação e Artes.
166
1972 Instala-se a Faculdade de Tecnologia. Foi sua primeira Diretora a Profª Aurora
Catharina Giora Albanese.
1980 Desmembra-se a Faculdade de Ciências, Letras e Pedagogia em Faculdade de
Letras e Educação e Faculdade de Ciências Exatas e Experimentais.
1990 Instalam-se os primeiros cursos de Pós-graduação “Stricto Sensu”.
1996 Altera-se a denominação do Instituto Mackenzie para Instituto Presbiteriano
Mackenzie. Comemora-se o 1º Centenário de fundação da Escola de Engenharia.
1998 Altera-se a denominação da Universidade Mackenzie para Universidade
Presbiteriana Mackenzie.
REESTRUTURAÇÃO DO CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA
ELÉTRICA
Face à crescente evolução tecnológica que o Brasil e, por extensão, o mundo de forma
globalizada está vivenciando, fenômeno que reduziu significativamente o ciclo de novas
aplicações tecnológicas para períodos extremamente curtos, inferiores a 2 anos, torna-se
necessária uma reavaliação contínua do papel da Universidade na formação de
profissionais, que contemple as necessidades e transformações do mercado de trabalho
nos seus mais variados segmentos.
Dentro dessa filosofia e, mais especificamente, no âmbito dos cursos de Engenharia
Elétrica da Universidade Mackenzie, até recentemente oferecidos nas modalidades
genéricas de Eletrônica e Eletrotécnica, evidenciou-se, como necessidade premente, a
modernização dos cursos ensejando a criação de opções de ênfases que reflitam as
tendências de mercado e, ao mesmo tempo, procurem abranger os vários ramos de
atuação dentro da engenharia elétrica.
Estes ramos, já identificados, abrangem as atividades de tratamento e transporte da
informação, através das ênfases de Telecomunicações e da Engenharia de Computação,
bem como as áreas de Aplicações Industriais e de Gestão de Infra-Estrutura de Energia,
conduzidas pelas ênfases de Automação e Robótica e de Sistemas de Energia.
A ênfase em Telecomunicações reflete a necessidade existente de profissionais
especializados na área, face ao acelerado e promissor desenvolvimento que têm se
manifestado neste país, caracterizado por uma irreversível abertura e privatização do
setor, possibilitando a criação de novas oportunidades de trabalho.
A ênfase de Engenharia de Computação objetiva preencher uma lacuna no mercado de
trabalho, caracterizada pela necessidade de profissionais com sólida formação no campo
da engenharia, para desenvolver, por meio de sistemas de computação, mecanismos e
procedimentos que objetivam automatizar funções e estabelecer critérios de
gerenciamento de processos ligados, notadamente, à área de engenharia.
A ênfase de Automação e Robótica tem por objetivo atender à necessidade crescente de
profissionais que atuem na área industrial, segmento este que enseja desafios, pois
caracteriza-se pelo intenso grau de competitividade, cabendo ao engenheiro estabelecer,
projetar, conceber e adaptar soluções inovadoras de automação de processos, por meio
de servomecanismos e utilização de robôs sofisticados, a exemplo da indústria
automobilística mundial.
A ênfase de Sistemas de Energia objetiva complementar o ciclo de abrangência da área,
como uma envoltória de sustentação de toda Engenharia Elétrica, contemplando os
167
processos de geração, transmissão, distribuição, gestão e controle das fontes de energia,
tanto as convencionais como as formas alternativas, pontos estes vitais em um país que
atinge um limiar de intenso desenvolvimento industrial, onde a demanda por energia
elétrica, de forma racional e otimizada, é cada vez mais acentuada. Alia-se a estes
fatores o processo de privatização do setor, que fomenta a necessidade de mão-de-obra
qualificada, em curto espaço de tempo.
Ressaltamos que, na concepção do modelo didático ora proposto, fruto do trabalho
desenvolvido ao longo dos últimos dois anos, houve a intenção de incluir disciplinas
alternativas, tais como Engenharia da Qualidade Total, Gestão Empresarial, Marketing,
e Engenharia de Negócios, Impacto Ambiental e outras, em todos os novos programas,
objetivando garantir aos nossos engenheirandos, condições para uma atuação
profissional consciente, empreendedora e criativa.
O curso de Engenharia Elétrica permaneceu, como já estabelecido, par ser completado
em um período ideal de dez semestres letivos. A nova grade curricular manteve-se
uniforme para todos os cursos, até a quinta etapa, devendo ocorrer a opção nas
respectivas ênfases no início da sexta etapa. No critério de escolha e seleção, por parte
do aluno, será considerado o seu desempenho acumulado nas etapas anteriores.
Certamente, esta reestruturação é um passo importante no processo de auto-avaliação da
qualidade de ensino desta Universidade, e objetiva atender os interesses do país, dentro
de um ambiente de profundas transformações sociais, culturais e econômicas.
ESTRUTURAÇÃO DO CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA
ELÉTRICA
A evolução e a expansão das Telecomunicações e da Engenharia de Computação no
Brasil, vêm requerendo profissionais qualificados e atualizados para exercer as
atividades tecnológicas de desenvolvimento, pesquisa e ensino. É importante e oportuno
a formação de recursos humanos capacitados para atuar nos vários segmentos de
Engenharia Elétrica, tais como: projeto e implementação de sistemas, prestação de
serviços, montagem de infra-estrutura laboratorial, produção de material técnicocientífico etc.
O crescimento do parque industrial, aliado ao surgimento de novos processos
tecnológicos e infra-estruturas complexas, remetem à necessidade de contratação de
recursos humanos especializados, com perfis diferenciados, portadores não somente de
sólida formação técnica e profissional básicas, mas também e principalmente, detentores
do espírito de investigação científica, capazes de reagir de pronto às mudanças
tecnológicas impostas pela sociedade atual.
Observa-se, mundialmente, a posição de destaque assumida pelas áreas de
telecomunicações e de engenharia da computação. A denominada globalização da
economia tornou-se uma realidade graças ao auxílio das comunicações em longa
distância, em curto intervalo de tempo. Estações terrestres de longo alcance, satélites
retransmissores e estações portáteis, assim como redes de teleprocessamento, fazem
parte, atualmente, do cotidiano da Engenharia Elétrica.
168
A estruturação de cursos e programas que possibilitem a formação e reciclagem de
elementos humanos especializados, é vocação natural das universidades, dadas sua
excelência, finalidade e atribuição.
Objetivos Globais
O Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu na área de Engenharia Elétrica da
Universidade Presbiteriana Mackenzie vem sendo conduzido desde os idos de 1990. Sua
finalidade consiste fundamentalmente na formação de profissionais voltados para
atividades acadêmicas e de pesquisa e desenvolvimento, mediante oferecimento de
programas de mestrado e doutorado. Objetiva a capacitação destes elementos nesta área,
fornecendo conteúdos necessários ao conhecimento especializado e sua disseminação
dentro da comunidade, estimulando a investigação científica e a capacidade criativa, e
orientando na solução de futuros desafios tecnológicos.
Este campo de atividades é extenso e, de certa forma, diversificado. Contudo, é
aconselhável e prudente que o programa contemple a especialização de candidatos nas
principais áreas da atividade profissional. Para caracterizar estas sub-áreas, o atual
Programa foi estruturado de maneira a consolidar os conhecimentos de disciplinas
relacionadas, em conjuntos maiores, mas que guardam entre si uma relação de
interdependência curricular e afinidade técnica. O resultado do estudo prévio
possibilitou gerar linhas de pesquisa distintas, que, juntas, praticamente envolvem o
universo atual da engenharia elétrica.
Linhas de pesquisa
Pelo exposto, o Programa de Pós-Graduação na área de Engenharia Elétrica tem sua
estrutura fundamentada nas seguintes linhas de pesquisa:
Sistemas de Comunicação
Optoeletrônica e Microondas
Processamento de Sinais
Desenvolvimento por Objetos
Tutores Inteligentes
As características, objetivos e justificativas de cada linha de pesquisa proposta são
descritas a seguir. Adicionalmente, são mencionadas as disciplinas que constituem uma
determinada sub-área.
Sistemas de Comunicação
O objetivo desta linha de pesquisa concentra-se no estudo de algoritmos de otimização
de projetos de redes de comunicação de dados. Para este fim, são necessários
conhecimentos de Teoria de Informação, Arquitetura de Sistemas Distribuídos e
Construção de Algoritmos. Na maioria das vezes, a implementação destes estudos
requer o uso de técnicas de inteligência artificial, tanto tradicional como conexionista,
possibilitando o desenvolvimento de sistemas especialistas ou redes neurais, voltadas à
Propagação de Sinais
A importância dos atuais sistemas de comunicação para a economia, cultura e ciência é
algo inquestionável. Isto decorre da enorme quantidade de informações processadas em
locais afastados dos respectivos centros de geração. Sinais de rádio e televisão são
169
transmitidos entre várias localidades, mesmo continentes, por estações terrestres ou
satélites, para permitir que milhões de pessoas possam usufruir destas informações.
A teoria das antenas é baseada em conceitos provenientes da teoria eletromagnética
clássica. Sua evolução guarda estreita ligação com as modificações e técnicas aplicadas
aos campos eletromagnéticos. Podemos construir transmissores, receptores e antenas de
diferentes características, porem a essência destes campos fundamenta-se nas leis
físicas. A qualidade da comunicação é fortemente alterada pelos efeitos peculiares
destes leis. O conhecimento prévio dos meios de propagação e dos fatores externos é
imprescindível na obtenção de resultados satisfatórios. Solo, atmosfera, ionosfera e
espaço são elementos que estabelecem a propensão ou restrição a um dado tipo de
transmissão. A freqüência do sinal, o tipo de antena e as formas de modulação são
fatores que determinam a instalação e funcionamento dos sistemas. Esta linha de
pesquisa tem a finalidade de possibilitar a compreensão dos fenômenos que governam a
propagação de ondas, mediante o estudo das particularidades dos meios propagantes,
objetivando a melhoria das comunicações.
Optoeletrônica e Microondas
A evolução da telecomunicação caminha em direção a implementação de dispositivos e
CIs de dimensões cada vez mais reduzidas e maior integração. Observa-se grande
impulso no desenvolvimento da tecnologia de GaAs (Galium Arsenide), excelente para
utilização em altas freqüências, e da tecnologia SOI (Silicon-On-Insulator), que, além
de ser indicada para altas freqüência, é naturalmente imune aos efeitos de latch-up,
podendo operar em altas e baixas temperaturas. Atualmente, centros de pesquisa e
indústrias têm exercido atividades em novos dispositivos destinados à comunicação em
altas freqüências. Vários exemplos de circuitos dedicados para telecomunicações são
reportados na literatura, configurando um quadro otimista de uso crescente nestas
aplicações. O surgimento de sistemas portáteis de comunicação, tais como telefones
celulares, pagers, PDA’s (Personal Digital Assistants) etc, obriga a indústria de
componentes ao desenvolvimento de novos produtos, para compatibilizar alta
freqüência (faixa de microondas), baixas tensões (baterias portáteis) e baixo consumo de
energia. O objetivo deste programa é estabelecer condições para uma formação sólida
em dispositivos e circuitos para aplicações em alta freqüência.
Desenvolvimento por Objetos
Os trabalhos são direcionados especificamente para a linguagem C++, apoiando o
processo de desenvolvimento conhecido como win-win (ciclo de ganho global). A
representação de apoio são as redes de Petri, operando frames (estruturas compostas de
células e preeenchedores). Uma ferramenta CASE deve decorrer dessa linha de
pesquisa, apoiando o desenho das redes de Petri bem como o ciclo de ganho global. O
ciclo de ganho global, por sua vez, não dispensa, nem substitui os outros modelos de
processo de desenvolvimento. Representa uma alternativa de sintonia mais fina na busca
de uma versão inicial do produto mais adequada a todas as pessoas-chave envolvidas
software a software.
Tutores inteligentes
Representam uma contribuição significativa ao ensino à distância assistido por
computador. O papel do tutor inteligente é indicar o melhor caminho na busca do
aprendizado de um determinado tópico. Um problema complexo trazido pela tecnologia
de Hipertexto merece tratamento especial: a sobrecarga mental (o usuário envereda por
170
tantos ramos improdutivos que se cansa sem encontrar a seqüência adequada). O tutor
pode encontrar as sequências mais produtivas.
ESTRUTURA DO CURSO
A estrutura do Curso de em Mestrado Stricto Sensu na área de Engenharia Elétrica tem
sua concepção sedimentada nas regras e normas gerais recentemente estabelecidas pela
Coordenação Geral de Pós-Graduação. O Curso é constituído de dois anos acadêmicos.
O primeiro ano caracteriza-se pela formação técnica de seus candidatos, mediante
oferecimento de disciplinas, em sua maioria, comuns a todos os integrantes dos
programas, caracterizadas por conteúdos especializados da área, resultando no
aprimoramento do conhecimento profissional, na atualização dos recentes avanços
tecnológicos e na conscientização do panorama atual da arte. O segundo ano objetiva a
preparação e realização do trabalho de dissertação, onde é ministrada, no primeiro
semestre, uma disciplina de metodologia do trabalho científico, buscando fornecer ao
candidato os requisitos e conhecimentos necessários à condução, preparação e edição de
sua dissertação de mestrado. O segundo semestre é dedicado fundamentalmente à
finalização da dissertação. Esta estruturação segue as novas diretrizes estabelecidas pela
CAPES.
Grade Curricular
Para esta primeira turma iniciante, em início de 1998, foram selecionadas disciplinas
obrigatórias e eletivas, que devem ser estabelecidas pela Coordenação da Área. Novas
propostas devem surgir naturalmente durante a existência do programa, após avaliação
dos resultados obtidos, visto ser este um processo dinâmico e evolutivo .
A grade curricular estabelecida para o período de 98/99, indicada a seguir, fica então
constituída de:
03 disciplinas obrigatórias no 1ª Semestre do Curso de Mestrado
03 disciplinas eletivas no 2ª Semestre do Curso de Mestrado
01 disciplina obrigatória no 3ª Semestre do Curso de Mestrado
171
GRADE CURRICULAR DO CURSO DE MESTRADO
1º
an
o
D
O
cu
rs
o
1º SEMESTRE IDEAL DO CURSO
Nº
Nome da Disciplina
Carga Horária
Nº Créditos
1
Disciplina Obrigatória I
48
04
2
Disciplina Obrigatória II
48
04
3
Disciplina Obrigatória III
48
04
Total Correspondente ao 1º Semestre
144
12
Nº
Nome da Disciplina
Carga Horária
Nº Créditos
1
Disciplina Eletiva I
48
04
2
Disciplina Eletiva II
48
04
3
Disciplina Eletiva III
48
04
144
12
2º
a
n
o
D
O
c
ur
s
o
Nº
Nome da Disciplina
Carga Horária
Nº Créditos
1
Metodologia do Trabalho Científico
48
04
2
Seminários: Acompanhamento da Dissertação
-
-
48
04
Nº
Nome da Disciplina
Carga Horária
Nº Créditos
1
Seminários: Acompanhamento da Dissertação
-
20
-
20
Total Geral do Curso de Mestrado
172
336
48
Elenco de disciplinas
O Elenco de Disciplinas do Programa fica, em face destas justificativas, estruturado de
forma a contemplar 19 disciplinas, inclusive com vistas aos Programas de Doutorado.
As disciplinas previstas neste Curso contemplam conteúdos tradicionalmente exigidos
em cursos semelhantes nesta área e versam sobre atividades técnicas atualmente
desempenhadas no campo profissional, quer comerciais e maduras, quer de pesquisa e
desenvolvimento. As disciplinas propostas são indicadas a seguir.
Sistemas de Comunicações
Processamento Digital de Sinais
Teoria da Informação
Antenas e Radiopropagação
Sistemas de Comunicação Via Satélite
Teleprocessamento, Redes e Cocnetividade
Dispositivos para Altas Frequências
Sistemas Optoeletrônicos
Modelagem de Sistemas via rede de Petri
Otimização via Programação Matemática
Linguagens e Estruturas de Dados
Controle de Qualidade na Engenharia de Software
Construção de Interface GUI
Inteligência Artificial
Técnicas de Compressão de Dados e Criptografia
Computação Gráfica
Arquitetura de Sistemas Operacionais
Bancos de Dados Distribuídos
Metodologia do Trabalho Científico
Infra-Estrutura Instalada e Corpo de Professores
A Pós-Graduação está instalada em edifício próprio, recentemente adquirido pelo
Mackenzie, com 10 andares, dispondo de 4 andares destinados especificamente para as
atividades em pós-graduação, totalizando cerca de 2.500 m2 de área construída,
comportando 24 salas de aulas com modernos recursos áudio-visuais, 5 anfiteatros,
salas para pesquisadores com 30 computadores pessoais, salas para laboratórios de
pesquisa acadêmica e um centro de pesquisa e desenvolvimento voltado para atividades
em telecomunicações e computação, recém inaugurado, construído mediante convênio
de cooperação mútua entre o Mackenzie e empresa Siemens do Brasil.
173
Presentemente, o programa de Engenharia Elétrica conta com quatro professores em
dedicação integral. Até o final deste ano, a meta prioritária é a contratação de quatro
novos professores doutores, de modo a formar um corpo composto por 8 elementos, em
regime de tempo integral, de modo a constituir uma massa crítica mínima inicial,
atendendo aos requisitos ditados pela CAPES. A longo prazo, espera-se a agregação de
novos elementos, em regimes de tempo parcial.
Estes recursos conferem aos programas de mestrado e doutorado as condições
necessárias para um desempenho inicial adequado, na condução dos trabalhos
acadêmicos.
174
José Cubero Allende1 ; Maria Helena Silveira2 ; Silvio de Souza. Lima 3
Departamento de Mecânica Aplicada e Estruturas
Prédio Centro de Tecnologia, Bloco D- 205 – Ilha do Fundão –
CEP.21945-970 – RJ – Brasil.
1
Email:[email protected]
2
3
Fernando Antônio Amorim
Departamento de Engenharia Naval
Prédio Centro de Tecnologia, Bloco C- 203 – Ilha do Fundão –
CEP.21945-970 – RJ – Brasil.
Email: [email protected]
Resumo: O desenvolvimento tecnológico oferece à universidade, deste fim de século, a
possibilidade de se tornar mais eficiente, não por simplesmente adquirir e usar equipamentos e
tecnologias de ponta capazes de ampliar o alcance da palavra - oral ou escrita - e da imagemconstituída ou decifrada - mas, por possibilitar pô-los a serviço de uma sólida base
psicopedagógica capaz de organizar o processo ensino-aprendizagem de modo a conseguir a
formação de um profissional consciente, criativo e independente.
As “tecnologias de ensino” entram na universidade não para massificar, aumentar a clientela,
mas para dar qualidade à formação profissional.
Sobre estas idéias se desenvolve o trabalho que combina de um lado a necessidade, de organizar
a atividade do estudante universitário do ponto de vista psicopedagógico para que ele incorpore
o uso dos mais modernos meios educativos - videoconferências, redes de comunicação ,
realidade virtual, multimeios, vídeos e cinema; de outro lado existe a necessidade de oferecer ao
universitário a possibilidade de, em alguns trabalhos, estabelecer seu próprio ritmo de estudo,
poder trocar experiências e idéias, compartilhar fontes de consulta com outros estudantes, pedir
sugestões a especialistas, conseguir atualização rápida e, sabendo organizar-se usar a
tecnologia sem ser dependente dela. Com a criação desses hábitos o jovem começa a participar
de alguma forma do que chamamos “controle social do conhecimento”, participando
criticamente de um campo de saber.
O trabalho procura fundamentar cientificamente os aspectos psicopedagógicos e
analisa alguns resultados experienciais na aplicação desses princípios.
A UNIVERSIDADE VIRTUAL E O ENSINO DA ENGENHARIA
O termo Universidade Virtual começa a ser utilizado há poucos anos, quando um
conjunto de meios tecnológicos se introduzem nos sistemas tradicionais de ensino á
distância. Este conceito novo, desenvolvido e utilizado de diferentes modos e de
175
diversas maneiras vai conformando seu significado, seus princípios, suas características.
Digamos que Universidade Virtual é como uma caixa nova e vazia que, na prática
diária, cada qual trata de preencher à sua maneira.
Diante da situação atual e ante os usos desviantes que encontramos tantas vezes,
e que alguns tratam de impor, tentamos oferecer nossa opinião para meditar em
conjunto sobre essa possibilidade que consideramos muito importante se for utilizada
adequadamente em função de um ensino universitário melhor, mas que, se resultar
apenas em agregar pura tecnologia a formas tradicionais e reprodutivas de ensino, pode
estar fazendo muito dano à educação universitária.
A virtualidade da Universidade poderá ser dada quanto à possibilidade de
enfrentar o aluno não com os objetos originais nos que estão presentes os conteúdos em
estudo, mas com as reproduções virtuais, digitalizadas, dos objetos originais. Uma
Universidade pode ser virtual quando, em determinados momentos do processo de
apropriação dos conhecimentos e habilidades, o aluno trabalha com objetos virtuais
portadores da informação sobre o conteúdo em estudo. A importância fundamental deste
momento é que nesses objetos virtuais devem se encontrar os elementos essenciais
necessários e suficientes para que o aluno possa executar as ações específicas
imprescindíveis para apropriar-se deles como si estivesse ante o objeto original. Para
este fim a moderna tecnologia com o avanço da informática cada vez mais oferece
novas oportunidades que permitem aumentar as possibilidades de satisfazer a demanda
exposta anteriormente.
Não admitimos que o virtual possa limitar-se a soluções aparentes de situações
de aprendizagem em interação mecânica com a máquina.
A introdução do virtual na Educação Universitária deve servir para melhorar a
qualidade da educação e não a quantidade. Se, como conseqüência da melhor qualidade
e das possibilidades que esta nova tecnologia introduz pudermos aumentar a quantidade,
esta é uma conseqüência favorável, mas não devemos trabalhar na Universidade Virtual
com o objetivo de apenas aumentar a quantidade de estudantes. A educação superior
não pode ser vista como um negócio de mercado onde a introdução de novas tecnologia
e a criação de Universidades Virtuais permitam aumentar os alunos para acrescentar
mais rendimentos econômicos.
Um aspecto importante que é preciso ter presente na Universidade Virtual é considerar
que o ser humano como ser cognoscente, também se relaciona com os outros. Sente,
padece, sofre, se emociona e possui valores, tudo isto é responsabilidade da
Universidade. A tecnologia não resolve estes aspectos comunicativos especificamente
humanos. É impossível influenciá-los só com a utilização da máquina, à distância, sem
contato direto de professor com alunos. Isto reafirma a necessária presença direta do
professor no processo de apropriação de conhecimentos para conseguir de alguma
forma o intercâmbio pessoal, a direção tutorial na aprendizagem. Podem existir
professores de grande nível científico e metodológico que se comuniquem com muitos
alunos através de qualquer tecnologia, e ainda quando os separem milhares de
quilômetros, mas é necessário que o sistema conte com professores que tenham contato
direto com o aluno. A função do professor como dirigente do processo de ensino se faz
mais complexa na Universidade Virtual. Por esta razão o engenheiro deve se preparar
para o uso metodológico desta nova forma de ensino. A Universidade Virtual utiliza
uma metodologia especial que aproveita as potencialidades do recursos tecnológicos
disponíveis, para orientar o estudante nas atividades a realizar especificamente com os
objetos virtuais.
176
ENSINO OU APRENDIZAGEM NA UNIVERSIDADE VIRTUAL?
Na graduação se constrói a competência crítica específica de cada área. Não há
ordens ou mandamentos a obedecer ou cumprir, existem opiniões, teorias e teses para
analisar, aceitar, recusar ou superar. Nesse processo o estudante deixa de ser cego e
passa a saber que as “leis das ciências” foram e são codificadas dentro de sistemas mais
amplos, são condicionadas pelas épocas, são formuladas por homens em determinadas
circunstâncias concretas: superáveis, portanto. Cada disciplina, ao incluir a história das
ciências em que se fundamenta, encaminha o pensamento para sair do dogmático e
chegar às contraposições teóricas, ficando, portanto, exposta ao controle social do saber.
Para os melhores mestres, ao longo dos séculos, ensinar tem sido desafiar, saber
perguntar, formular questões intelectualmente provocantes, colocar problemas que
exijam soluções. Aprender, para quem estuda, resulta de tomar conhecimento de seus
próprios limites e trabalhar para alargá-los, beneficiando-se dos conhecimentos histórica
e socialmente acumulados.
A formação universitária de engenheiros, concebida como formação de
intelectuais que exercerão a engenharia, se constitui em sistema aberto com etapas
coordenadas, visto que a conclusão do curso não é a conclusão da aprendizagem, esta,
um-sem-fim, dada a necessidade de inclusões constantes. A incorporação permanente de
novos conhecimentos científicos e tecnológicos à prática da engenharia exige
profissionais capazes de estudar crítica e criativamente. A construção de novas relações
econômicas que intensificam as interações comerciais exige para se preservar a
soberania dos projetos nacionais a capacidade de criar e recriar não apenas de aprender
e incorporar.
O professor de engenharia depende do conhecimento atualizado das disciplinas
que ensina mas precisa de formação psicológica, sociológica, pedagógica e
metodológica. Isso não basta, depende da cultura geral para estabelecer relações ou
apontá-las, de um certo nível filosófico-político para compreender a função social da
educação que produz. São equivalentes em importância, os conteúdos específicos, a
especialização, a competência na psicopedagogia e na capacidade de utilizar
metodologias adequadas à juventude com quem interage. O professor é um “fazedor de
pontes”, mediador, quando elabora as dimensões educativas da ciência, da técnica e da
cultura moderna.
Ao aluno de engenharia é preciso oferecer oportunidades para que, além dos
conhecimentos necessários à profissionalização, ele procure:
aprender a se conhecer e a organizar seu próprio trabalho acadêmico;
ver em qualquer projeto as vinculações éticas e as variáveis políticas, sociais,
econômicas e ambientais;
observar e trabalhar sobre suas experiências, refletindo sobre suas práticas e seus
hábitos intelectuais, procurando novas fontes de informação, participando de debates,
mantendo-se aberto a reformulações;
cultivar a capacidade de comunicação oral, escrita e gráfica;
177
aprender a formar outras pessoas, a coordenar grupos de trabalho, a mediar a inclusão
de novos conhecimentos;
desenvolver as competências necessárias ao trabalho socialmente desenvolvido:
argumentação, divisão de tarefas, delegação ou assunção de responsabilidades, etc.;
atingir a segurança necessária para conseguir trabalhar com recortes ou contornos que
não podem ser totalmente precisos, visto que há constantes mudanças nas variáveis
sociais.
Para que a aquisição do saber não fique muda, o ensino vem se valendo do “método
tutorial oxfordiano”, que se distingue radicalmente das formas “estímulo-resposta” da
instrução programada massificante, ainda que possa usar computadores, correio
eletrônico, associar imagem-palavra no vídeo ou na televisão, estabelecendo através das
novas ferramentas formas capazes de atingir pessoas em mais lugares. Entretanto, as
diretrizes estão na ética socrática, na Didática Magna de Jan Amos Komensky, que no
século XVII, ilustrando livros de ensino afirmou a necessidade de usar o maior número
possível de sentidos para aprender. Também estão na busca democrática dos
enciclopedistas franceses que ilustraram a primeira grande enciclopédia moderna, em
Lev. S. Vigotsky que comprovou a apropriação social do conhecimento e a formação
social da mente, nas práticas descritas por Gilbert Highet nas universidades inglesas.
Todos estavam mais interessados no outro, naquele que aprende, buscando desvendar
como aprende. O ponto de partida, nunca foi o programa ou o conteúdo, foi a
plataforma onde o outro está.
Claro que há muito mais, isto são traços de contorno.
Cabe ao professor, sempre no processo, dentro deste viés metodológico, ao
longo do curso, presencial ou à distância:
Historicizar o que vai trabalhar.
Mapear conceitos, explicar e justificar a organização da disciplina na concepção geral
do curso. Nesse ponto a narrativa visual pode ser muito útil para encaminhar a proposta
e economizar tempo em sala.
Propor temas e linhas de trabalho, dar parâmetros.
Encaminhar a revisão crítica das fontes anteriores que podem ser complementadas ou
superadas pela inclusão de meios educativos audiovisuais ou das imagens reversíveis de
computação. O importante é prever o tempo para análises, confrontos, distinções para
que aceitação ou recusa sejam resultado de atividade intelectual criteriosa, de
argumentação consistente não, uma simplificação redutivista e empobrecedora.
Indicar novas fontes de consulta: compêndios, obras especializadas que reexaminem o
pensamento científico que embasa as diferentes tecnologias; dicionários e enciclopédias
que expõem novas concepções (impressos ou virtuais); revistas de áreas afins, boletins
de órgãos de classe, anais de congressos, vídeos científicos ou gerais, páginas da
internet, etc, etc. Propor novas experiências.
Orientar a preparação de arquivos para registro de argumentação, experiências, imagens
a serem reexaminadas no momento de produção de síntese dos grupos ou de cada
estudante.
Discutir com cada estudante ou com as equipes cada grande fase de elaboração
intelectual, redirecionando as hipóteses, sempre que necessário.
178
Avaliar cada fase do processo de aprendizagem, bem como levar os estudantes a
acompanharem e avaliarem as circunstâncias e as propostas apresentadas em função
dos objetivos, da metodologia, da consecução de alargamento de seu campo intelectual
e das competências profissionais que forem incorporando.
- CONCEBER E DISCUTIR AS FORMAS DE
VALIDAR LEGALMENTE OS CURSOS E A
CERTIFICAÇÃO DELES À DISTÂNCIA, PARA NÃO
DESVALORIZÁ-LOS,
É
AINDA
TAREFA
SOCIALMENTE IMPRESCINDÍVEL.
O TRABALHO CRESCE ENQUANTO O CURSO É
PREPARADO, OS INSTRUMENTOS SÃO ESCOLHIDOS,
PARÂMETROS SÃO TRAÇADOS, E NA ATIVIDADE
DIRETA OU VIRTUAL COM OS GRUPOS A QUALIDADE
DO CONHECIMENTO APROPRIADO SE FAZ EVIDENTE.
SEM QUALQUER DÚVIDA, OS EGRESSOS DAS ESCOLAS
DE ENGENHARIA ENFRENTARÃO AS DIVERSIDADES DA
SOCIEDADE, AS MUDANÇAS DO MERCADO E AS
DIFICULDADES NATURAIS DO TRABALHO DE FORMA
MAIS COMPETENTE. CADA HOMEM SE APROPRIA
ATIVAMENTE DO MUNDO E AO MODIFICÁ-LO
AUMENTA SUAS CAPACIDADES UNINDO AÇÃO E
REFLEXÃO.
COMO SE FOSSE UMA CONCLUSÃO
Desde C. S. Peirce (séc.XIX) os estudiosos dos mais diversos campos passam a
se preocupar com as questões ligadas à relação imagem-palavra-significado,
Umberto Eco catedrático da Universidade de Bolonha afirma que o universo da
semiótica, isto é, o universo da cultura humana é um labirinto de terceiro tipo:
a – estruturado de acordo com uma rede de intérpretes,
b – virtualmente infinito, leva em conta as interpretações dadas por diferentes culturas.
Todo discurso sobre a enciclopédia lança dúvidas sobre a estrutura da própria
enciclopédia,
c – não registra apenas “verdades” mas o que se diz sobre a verdade ou o que se acredita
ser a verdade.
Acabaram-se as certezas tranqüilizantes, é indispensável a interrogação
permanente, o cruzamento multi-inter-transdisciplinar.
Na hora atual, é preciso constituir “constelações”, redes, teias abertas a inclusões
ou exclusões até para poder ver melhor na especialização. Não basta abrir o dicionário e
procurar o estável entre signo e coisa.
179
Pierre Bourdieu, sociólogo e coordenador durante anos da Escola de Altos Estudos em
Ciências Sociais, em Paris, faz em Méditations Pascalienes (1997) uma reflexão que
nos parece importante transcrever, ainda que fragmentada:
Confissão impessoal
......................................................................................................................
“Não posso fechar esta confissão impessoal sem enfocar o que me parece ser a
propriedade mais importante mas a mais invisível do universo filosófico deste lugar e
deste momento – e, talvez de todos os tempos e de todos os países -, quer dizer o
fechamento escolástico que, apesar de caracterizar também outros lugares importantes
da vida acadêmica, Oxford ou Cambridge, Yale ou Harvard, Heidelberg ou Gottingen,
aparece numa de suas formas mais exemplares na Escola Normal Superior (França). Ele
tem sido repetido, celebrando o privilégio desse mundo separado, encerrado, essa abadia
de Thélème, afastada das necessidades do mundo real, onde foram formados, em torno
dos anos cinqüenta, a maioria dos filósofos franceses cuja mensagem inspira hoje o
radicalismo do campus americano,
E, não apenas por acaso. As universidades americanas sobretudo as de mais
prestígio e as mais exclusivistas, são a “skholé” feita instituição. Quase sempre situadas
fora e longe das grandes cidades como Princeton – totalmente isolada de Nova Iorque e
da Filadélfia, ou ficam nos subúrbios sem vida, como Harvard em Cambridge, ou
quando estão nas cidades – como Yale em New Haven, Colúmbia perto do Harlem, ou a
universidade de Chicago envolta por um imenso gueto -, totalmente separada da cidade,
especialmente pela grande proteção policial que isso exige, têm uma vida cultural,
artística, política próprias – com um jornal que fala das ocorrências do campus – e que,
com a atmosfera de estudo retirada dos ruídos do mundo, contribui para isolar
professores e estudantes da atualidade e da política, de qualquer modo muito longínquas
geográfica e socialmente, percebidas como fora de alcance. Caso modelar (idéaltypique)
a universidade da Califórnia em Santa Cruz, lugar matriz (haut lieu) do movimento
“posmodernista”, arquipélago de faculdades dispersas numa floresta que só se
comunicam pela Internet. Foi construída nos anos sessenta, no alto de uma colina, perto
de um balneário para aposentados ricos, sem indústrias: como não acreditar que o
capitalismo se dissolveu num “fluxo de significantes separados de seus significados”,
que o mundo está povoados de “cyborgs” de “organismos cibernéticos” e que entramos
na era da “informática de dominação”, quando se vive num pequeno paraíso social e
comunicacional, em que todo traço de trabalho e de exploração foi apagado?”
Paul Virilio, em 1996, publica Cybermonde, la Politique du Pire, Editions
Textuel, Paris. Há anos ele é um estudioso das questões da visão e do olhar, tendo
focado a importância dos equipamentos que ampliaram as possibilidades de ver. Nesse
livro retoma alguns pontos, discutindo os argumentos a favor e contra o ciberespaço,
comentando o modo como os Descobrimentos dos séculos XV e XVI mudaram a
concepção de mundo e de espaço, hoje, na era comunicacional, as grandes redes de TV
ou computação mundializam o lugar acentuando a percepção do simultâneo em vez do
linear seqüencial, alterando também o sentimento do tempo com o “ao vivo”. Isso leva a
operar subordinado à lógica do mercado porque o tornado visível para ser analisado ou
incluído é o que foi escolhido por quem detém as matrizes da informação. Mostrar uma
vez pode ser informar, repetir várias vezes pode ser sugestionar ou conformar, incluir
nas notícias ou nas imagens da semana, do mês, do ano vem a ser assujeitar, uma forma
180
de encarceramento. A imagem que se torna pública não pode substituir o espaço-público
nem social.
Para manter nossa inquietação, retomamos Bourdieu:
“Os conceitos podem – e, numa certa medida devem – permanecer abertos,
provisórios, o que não quer dizer vagos, aproximativos ou confusos. Toda a verdadeira
reflexão sobre a prática científica confirma que esta “abertura” dos conceitos, que
mostra seu caráter “sugestivo”, donde sua capacidade de produzir efeitos científicos –
fazendo ver coisas não vistas, sugerindo pesquisas a empreender e, não somente
comentários – é própria de todo pensamento científico se fazendo, em oposição à
ciência já feita sobre a qual refletem as metodologias e todos aqueles que inventam
depois a batalha da regras e dos métodos, mais nocivos que úteis. A contribuição dum
pesquisador pode consistir, em muitos casos em chamar a atenção para um problema,
para alguma coisa que não é vista porque é muito evidente, muito clara ou, como
dizemos, “entra pelos olhos”.”
In, CHOSES DITES, Paris.
Les Éditions de Minuit, 1987.
181
182
Apontamentos para uma discussão sobre
interdisciplinaridade
Departamento de Mecânica Aplicada e Estruturas
Prédio Centro de Tecnologia, Bloco D- 205 – Ilha do Fundão –
CEP.21945-970 – RJ – Brasil.
1
2
“Proclamo que a escultura é oito vezes mais arte que qualquer outra derivada do
desenho, há para cada estátua oito pontos de vista dos quais deve ser contemplada
e revelar-se perfeita ... Estes pontos não são somente oito, são quarenta ou mais.
Benevenuto Cellini, 1547
Citar um artista que teoriza sobre a multivisão, há quase 500 anos, pode
estimular a busca de enfoques para a conceituação da interdisciplinaridade.
Nas décadas de 60 e 70, no Brasil a interdisciplinaridade surge questionando o
modelo estreitamente disciplinar que já não conseguia enfrentar os problemas de ensino
e de conhecimento. Torna-se um modismo redutor, mais citado do que praticado e
pensado. “A política do questionamento da verdade é tão ambivalente quanto o estatuto
da própria verdade nas nossas sociedades”. Na busca de um progresso linear, naquele
contexto, impõe-se à Universidade um modelo contraditório, “abrindo-a em
departamentos”, abandonando os grandes cursos e as tradicionais escolas e faculdades.
Quase sempre a luta pelos pequenos poderes se fez mais importante que a análise das
necessidades de inclusão/exclusão de campos de saber. Dentro do emaranhado desse
modelo copiado restou aos alunos e à maior parte dos professores decifrar aquela
modelagem que recusava integrar-se ou articular-se em cursos. Em nome de uma
aceleração imprescindível ao país o projeto político refletia e repetia diretrizes externas,
implantando uma nova morfologia de ensino superior. A impressão de liberdade teórica,
a substituição do sistema seriado, a fusão de turmas que, às vezes, se tornaram
gigantescas e outras calamidades massificaram o ensino e “aligeiraram conteúdos”
facilitando os negócios de empresários da educação. Hoje o clamor público contra o
despreparo profissional dos egressos do ensino superior evidencia os resultados dessa
grotesca caricatura expressionista e o país paga o alto preço de mais uma frustração.
Na década de 80, alguns professores e pesquisadores nos trabalhos de ensino,
extensão e pesquisa procuraram compreender a interdisciplinaridade, explicitando
contradições, buscando convergências, apropriando-se da produção teórica internacional
e refletindo sobre suas próprias práticas. Sem dúvida um dos pioneiros foi Japiassu. A
contestação da lógica positivista amplia a discussão sobre os modelos em que se
organizam os conhecimentos. Contrapõem-se linearidades e árvores, modelos à
183
dicionário e à enciclopédia, uns encaram o homem como animal racional, ponto. Outros,
como ser que antecipa resultados e conquista o espaço.
Entre as metáforas desses labirintos a que nos interessa é a rede, neste momento.
Não a rede do pescador, nem as redes computacionais. Na rede cada ponto pode ter
conexão com qualquer outro ponto, ela não tem interior ou exterior, nem direção
obrigatória. Cada um de seus pontos, nexos, pode ser ligado a qualquer outro ponto,
sendo o processo de conexão um contínuo de correção das conexões. Torna-se ilimitada
porque sua configuração é sempre distinta da que era um momento antes e pode-se
percorrê-la segundo linhas diferentes. É preciso aprender a corrigir a imagem criada de
rede, que se contenta em examinar setores, sabendo que sincrônica e diacronicamente
não há estrutura determinante, fixa. Não haverá um fim, nem uma marca inicial, porque
as junturas são abertas ou passíveis de abertura.
A razão é insuficiente para se tornar uma força reguladora, capaz de prover a
unidade social que inclui afetos e valores não, apenas dados e normas. Quando se fala
em crise da razão é da razão globalizante que pretende uma imagem última do universo.
O pensamento em labirinto, em rede, em constelação é conjetural, contextual,
probabilístico mas é racional. Razoável porque permite o controle social, não
desemboca em renúncia ou negação absoluta.
A crise da universidade não é nova, se isto pode servir de consolo - Voltaire à
denunciava já no século XVII. Um ponto que tem dificultado as propostas
interdisciplinares são as concepções de saber, ou ciência, ou ensino em que cada setor se
concebe como fundante. Os confrontos, quanto ao reconhecimento de que o mundo das
percepções e das experiências não pode ser simplesmente derivado de leis universais
absolutas e de que conceito bem construído é o adequado ao mundo real, se estendem
até hoje. Há pensadores e cientistas que se arrogam ainda, em nome do saber ou da
racionalidade, o direito de publicar frases do tipo “... não é de modo algum necessário
relacionar problemas éticos ao conhecimento científico ...”. Um dogmatismo
empobrecedor ou esperto. Não é útil contrapor, apenas, racionalismo a princípios éticos
ou à estética - valores e sensibilidades - isso não conduz às reelaborações conceituais
necessárias. Não se descarta que foi o Iluminismo, com seu sujeito centrado, que
produziu os primeiros “humanistas” capazes de combater as autocracias brutais do
absolutismo feudal em grande parte da Europa. Na análise da estética que emerge com a
Modernidade a formulação teórica está intimamente articulada ao processo material de
produção.
Em AS REGRAS DA ARTE, Pierre Bourdieu esclarece como se fez o OLHO
DO QUATTROCENTO do qual se dão alguns fragmentos:
A relação de falsa familiaridade que mantemos com as técnicas de expressão e com os
conteúdos expressivos da pintura do quattrocento, e em particular com a simbólica cristã cuja constância
nominal mascara profundas variações reais no decorrer do tempo, impede-nos de perceber toda a
distância entre os esquemas de percepção e de apreciação que aplicamos a essas obras e os que elas
exigem objetivamente e lhes eram aplicados por seus destinatários imediatos é preciso romper com as
idéias aceitas, desafiar conveniências e pensar obras tão sacralizadas quanto as de Piero della Francesa
ou Botticelli em sua verdade histórica de pinturas para “vendeiros”.
184
Para romper com a semicompreensão ilusória que se baseia na denegação da historicidade, o
historiador deve reconstruir o “olho moral e espiritual” do homem do quattrocento, isto é, em primeiro
lugar as condições sociais dessa instituição - sem a qual não existe demanda, portanto mercado da
pintura. O cliente que encomendava obras de arte não tinha muita necessidade de analisar suas
motivações íntimas; pois em geral, tratava-se de formas de arte institucionalizadas - o retábulo, o afresco
da capela familiar, a madona no quarto, o mobiliário mural no gabinete de trabalho - que,
implicitamente, racionalizavam suas motivações em seu lugar, e de maneira lisonjeira, e que, em larga
medida, ditavam aos pintores o que tinham de fazer.
A brutalidade, ou a inocência, com a qual as exigências dos clientes, e sobretudo sua
preocupação de fazer um negócio vantajoso, afirmam-se nos contratos, constitui por si uma primeira
informação importante sobre a atitude dos compradores do quattrocento com relação às obras e, por
contraste, sobre o olhar “puro”.
Durante o tempo em que a relação entre o patrão e o pintor pode dar-se como uma simples
relação comercial em que o comanditário impõe o que o artista deve pintar, e em que prazo e com quais
cores, o valor propriamente estético das obras não pode ser realmente pensado enquanto tal, ou seja,
independentemente do valor econômico: por vezes ainda prosaicamente medido pela superfície pintada
ou pelo tempo despendido, este é cada vez mais freqüentemente determinado pelo custo dos materiais
utilizados e pelo virtuosismo técnico do pintor, que deve manifestar-se com evidência na própria obra. À
medida em que o campo de produção artística adquire autonomia, os pintores ficam cada vez mais aptos
a fazer ver, a fazer valer a técnica, a maneira, a “manifattura”, portanto, a forma, tudo aquilo que,
diferentemente do assunto, no mais das vezes imposto, pertence-lhes propriamente.
As diferentes dimensões que a análise isola inevitavelmente pela necessidade da compreensão e
da explicação estão intimamente ligadas na unidade de um “habitus”, e as disposições religiosas do
homem que freqüentou a igreja e ouviu sermões confundem-se completamente com as disposições
mercantis do homem de negócios versado no cálculo imediato das quantidades e dos preços, como o
mostra a análise dos critérios de avaliação das cores: “Depois do ouro e da prata, o azul-ultramar era a
cor mais preciosa e mais difícil de empregar. Havia nuances caras e outras baratas, e existia até um
substituto ainda mais econômico que se chamava azul-alemão. Para evitar as desilusões, os clientes
estabeleciam que o azul empregado seria o azul-ultramar; os clientes ainda mais prudentes estipulavam
uma nuance particular - ultramar de um ou dois ou quatro florins a onça. Os pintores e seu público eram
muito atentos a tudo isso, e as conotações de exotismo e de perigo que se associavam ao azul-ultramar
eram um meio de pôr alguma coisa em evidência, o que corre o risco de escapar-nos, pois o azul-escuro
não é para nós mais impressionante que o escarlate ou vermelhão. Chegamos a compreender quando o
azul-ultramar é utilizado simplesmente para designar a personagem principal de Cristo ou de Maria em
uma cena bíblica, mas os usos verdadeiramente interessantes são mais sutis. No painel de Sasseta, São
Francisco renunciando aos seus bens, a vestimenta que São Francisco repele é ultramar.
Quando os objetos passam a ser produzidos para o mercado, como bens de
consumo de qualquer um, sem estarem, destinados à Igreja ou aos senhores, a incipiente
sociedade burguesa ganha um começo de noção de autonomia e auto-referência. É o
discurso da estética que vai elaborá-la. A autonomia - modo de ser auto-regulado fornece à “classe média” um modelo de subjetividade até então inexistente. A
compreensão da autonomia é radicalmente ambígua, fornece de um lado o elemento
central da ideologia burguesa, do outro, enfatiza as capacidades humanas de criação e
liberdade. A distinção que o termo estética propõe, no século XVIII, é entre sensações e
idéias absolutas, entre o material e o imaterial, re-incluindo o corpo seus afetos e
sentidos na reflexão sobre o homem através do gosto, da sensibilidade e dos valores.
No trabalho interdisciplinar será possível, talvez, desvelar o que é evidente nunca houve uma época áurea de certezas e tranquilidade para o homem e suas
instituições. Pode-se afirmar que “natural é o conflito”. A contraposição leva a entender
que a objetividade científica reside no trabalho de crítica às teorias anteriores de onde
poderá surgir alguma síntese nova, provisória também como verdade.
185
Em SOBRE ESPELHOS, Umberto Eco discute algumas questões relativas à
hierarquização das ciências. Exemplifica com o pensamento de Kepler sobre os dados
referentes à órbita dos planetas, os quais precisou antecipar, compreendendo uma
possível elipse como a forma do fenômeno observado para que seus dados relevantes
justificassem a possível lei. Produzir uma hipótese é quase o mesmo que tentar
adivinhar: há dados inexplicáveis, o pesquisador cria a hipótese de que eles são
ocorrências de uma lei mais genérica que os explicam (PEIRCE) chamou isto de
abdução.
Nas ciências naturais para explicar dados procuram-se leis, produzem-se
símbolos - palavras, diagramas, esquemas, modelos - que se aplicarão a classes de
fenômenos.
Nas ciências humanas produzem-se símbolos, teorias, interpretações sobre
sistemas de formas simbólicas, não são dadas informações sobre a natureza, faz-se a
análise lógica das formas de representação da realidade.
As ciências da natureza são interpretações, dados de primeiro grau, as humanas
são interpretações de segundo grau no sentido de que são interpretações de outros
sistemas, em que já se constituiu uma representação inicial pela palavra, pela imagem,
etc.
A diferença entre as ciências não incide sobre o raciocínio hipotético, comum a
todas e que consiste em encontrar implicações, algo que sendo verdade dá conta de
outras coisas, exigindo sempre pré-compreensão e circularidade.
A revitalização das instituições de ensino depende também, da competência
desenvolvida no “ensinar a pensar”. Isso impõe trabalhos que evitem a reprodução da
palavra do mestre e encaminhem para levantamento de hipóteses, desenvolvimento de
capacidade de reversão de análises e interpretações, multiplicação de relações de
inclusão ou exclusão capazes de preparar para a obtenção de novas sínteses.
Resumindo, a complexidade dos problemas relativos à educação encaminha,
naturalmente para a busca de soluções no trabalho interdisciplinar de profissionais e
especialistas de origem diversificada. A equipe se materializa quando cada componente
abandona a pretensão de que apenas seu aparelho conceitual é capaz de dar conta da
cientificidade. Ao se instruir em outras disciplinas cada um pode fazer progredir o
próprio conhecimento. O percurso incialmente vem a ser multidisciplinar, enquanto
rompe a compartimentação dos saberes e faz circular informações entre professores,
especialistas e técnicos. Depois se torna interdisciplinar por suas multidimensões em
torno da concretude de um projeto, que depende de abordagens e de cooperação entre
disciplinas e trabalhos em benefício da pesquisa para obter soluções. As dificuldades no
processo apontam para as falhas, os vazios que levarão a produzir sínteses novas,
conhecimento, cultura. O aspecto transdisciplinar se evidencia quando cada participante
busca em outro as informações ou sugestões de que necessita porque percebe afinidades
nas áreas a que recorre. O que une os especialistas é uma certa filosofia, uma mesma
186
concepção de ciência, a mesma valorização da estética, a busca de uma lucidez e um
rigor originários da participação na mesma concepção do mundo.
A sociedade exige com urgência a formação multifacética, pluridisciplinar que
capacita a incluir temas ou problemas em diferentes repertórios ou seriações.
Num projeto interdisciplinar, entre outras atitudes será necessário atentar para:
Estabelecer patamares comuns quanto à postura diante da filosofia e da ciência.
Reexaminar as relações entre as disciplinas e a sociedade, incluindo exame da
instituição em que se atua.
Explicitar os conceitos-chave para a fundamentação teórico-prática.
Delimitar o grande objetivo do projeto ou do programa que justifica a
interdisciplinaridade como prática.
Dividir tarefas e estabelecer prazos e rotinas.
Registrar as experiências, observações, leituras para analisar procedimentos e
contribuições que possam gerar novas práticas ou conhecimento.
Criar hábitos novos de convívio científico, pautados na possibilidade de duvidar
francamente de conclusões apresentadas, fazer objeções, pedir esclarecimentos, admitir
a modificação de uma postura teórica, procurar as convergências, expor trabalhos
inconclusos ou em impasse.
Avaliar permanentemente as práticas coletivas e os resultados diante dos objetivos e do
planejamento inicialmente estabelecidos.
A Lei 9394/96 – que traça as Diretrizes e Bases da educação brasileira só muito
timidamente se refere à pluridisciplinaridade, entretanto, em documentações posteriores,
sem explicitar fundamentos, aponta para relações transversais entre disciplinas. Há um
espaço de possíveis reflexões e opções que cabe aos educadores ocupar.
Há, hoje, uma espécie de retorno, na universidade brasileira, à reflexão sobre
matéria, área e, agora, “campo” com Pierre Bourdieu. Entretanto, a prática docente,
ainda é predominantemente disciplinar, monodisciplinar, com contornos nitidamente
traçados.
Há anos caímos nas superespecialização no ensino, quando isso seria marca do
trabalho de pesquisa. Tópicos ou unidades de algumas disciplinas vieram a se constituir
em “novas disciplinas”, microfragmentando o conhecimento.
Tem sido insuficiente, senão inexistente, a reflexão sobre como essas decisões
absurdas podem estar afetando o percurso da apropriação do saber pelos alunos,
contribuindo para a desistência, a sensação de dificuldades insuperáveis e, finalmente, a
evasão de cursos em qualquer área. Esse ensino-partido atribui ao aluno, quase
exclusivamente, a reconstituição das grandes trajetórias da acumulação histórica do
187
conhecimento humano. Aos 18, 20, 22 anos só alguns poucos, muito poucos,
conseguem.
A UNESCO realizou, em Paris, entre 16 e 19 de abril de 1991, um Colóquio
Internacional sobre Interdisciplinaridade, a Editora Tempo Brasileiro publicou sob os
auspícios dessa instituição, em 1993 alguns dos textos apresentados no evento.
O artigo do Prof. Gilbert Durand, do qual transcrevemos alguns trechos, deve
auxiliar a ampliar a base de análise para uma posterior decisão pedagógica e política:
“Não vou insistir nas diferenças que Alain d`Iribanne assinala com agudeza entre
pluridisciplinaridade, interdisciplinaridade, transdisciplinaridade, nuances da multidisciplinaridade.
Digamos, para ser breve e resumir, que o primeiro termo da justaposição de disciplinas diversas em uma
forma de ensino, o segundo, não se contenta mais em justapor, mas faz com que disciplinas plurais
colaborem no estudo de um objeto, de um campo, de um objetivo, o terceiro, mais ambicioso, tenta
destacar nesta colaboração um fio condutor, e até mesmo uma filosofia epistemológica. Gostaríamos de
mostrar aqui que estas diversas multidisciplinaridades reinvindicam legitimamente um lugar na
descoberta, melhor dizendo, na “criação científica”. Chamamos a este último termo de “heurística” ao
invés de hermenêutica, descoberta ou invenção: este três últimos termos estando demasiadamente
marcados por uma filosofia do objeto e excessivamente passíveis de uma epistemologia da observação,
que têm, uma e outra, como veremos, cada vez menos passagem nos procedimentos “numenotécnicos”
das ciências piloto. Ao passo que, paradoxalmente, é a especialização disciplinar que parece orientar
cada vez mias e mais precocemente, os programas e os cursos pedagógicos e universitários. E é este
paradoxo que causa problema: por um lado, um ensino cada vez mais especializado, por outro, um
procedimento heurístico que necessita do funcionamento – sob pena de se tornar estéril – dos três
“níveis” da multidisciplinaridade. A crise da cientificidade engendrada pela Civilização Ocidental é este
ponto de emergência de um conflito entre a tendência pedagógica monodisciplinar e especializadora e as
necessidades heurísticas da multidisciplinaridade.
Quem fala em criatividade do saber, fala em criador formado pela abordagem heurística. Só
muito recentemente, e aos poucos, os estudiosos se especializaram e os programas de ensino – pelo
menos na América, na Europa e especialmente na França – implantaram formações cada vez menos
pluridisciplinares, com especializações precoces. O ensino secundário na minha juventude compreendia
duas e em seguida três “seções” especializadas, herdadas da lei Fortoul de 1853. Agora, combinando o
jogo das seções e os “créditos”, chegamos facilmente a 10 e até mesmo 45 especializações para os que
se formam. É preciso notar que os eruditos criadores do final do século XX tiveram uma formação
fortemente pluridisciplinar, herdeira, apesar do avanço progressivo da “descoberta” científica a partir
do século XVII, do velho “trivium” (as humanidades) e do “quadrivium” (os conhecimentos
quantificáveis, entre eles a música) medievais, prudente e parcimoniosamente modificados pelo Colégio
Jesuítas, pelas pequenas escolas dos jansenistas e pelo “Novo Humanismo” de Lakanal. Cabe destacar
que todas as criações científicas maiores que o século XX iria explorar acontecerem entre, digamos,
1850 e 1910.
Seria fastidioso desenvolver aqui um levantamento das descobertas principais tributárias do
sistema educativo pluridisciplinar amplo do século XIX. Indiquemos apenas as grandes linhas da
efervescência criadora sem precedente – e sem sucessor! – destes anos que realmente instalaram a
ciência posterior do século XX. Na matemática, matemática esta que vai viabilizar a cosmologia
relativista, na esteira do matemático, ótico, astrônomo que era Gauss, morto em 1855, é preciso destacar
“alunos” como Nicolai Ivanovitch Lobatchevski (§ 1856) a quem devemos a pangeometria (1855),
Dirichlt (§ 1859), Riemann (§ 1866) cuja topologia iria ser decisiva para as descobertas de Einstein
(1905, 1910); Henri Poincaré, morto em 1912.
A física “moderna” nasce paralelamente à descoberta das ondas
eletromagnéticas por Hertz (1888) e suas aplicações quase imediatas por
Marconi (1901) e às descobertas da radioatividade por Henri Becquerel
(1896), os irmãos Curie, Pierre e Paul Jacques e Marie Curie (Nobel de
188
Química 1911) que instauram a teoria da radioatividade e das periodicidades
radioativas desde 1898, enquanto Rutherford e Soddy descobrem o raio
Gamma (1899) e a curva de desintegração das substâncias radioativas (1902),
obtendo em 1919 a primeira transmutação artificial. Na biologia,
evidentemente, é Pasteur (§ 1895) e a constelação de seus alunos, dos quais
Metchinikoff (§ 1916) que inauguram a microbiologia e a medicina moderna.
A “visão de mundo” de nossa cosmologia contemporânea existentedesde aa
teoria quântica de Max Planck em 1900, desde a Relatividade restrita em
1905 e do átomo de Bohr (1913). As datas falam por si, de tal forma a enorme
mudança epistemológica é produto direto dos cinqüênta últimos anos do
século XIX.
Mais ainda, sobre este pedestal de um ensino essencialmente pluridisciplinar,
percebemos ainda melhor o valor dos olhares cruzados, se assim se pode dizer, da
interdisciplinaridade. Nossas epistemologias contemporâneas sempre deram um lugar
de destaque, legendário, não historicamente comprovado, ao papel, do acaso na
invenção científica. Da maçã de Newton e mesmo de banheira de Arquimedes, passando
pelo potássio de Kékulé para chegar às culturas microbianas negligenciadas e
esquecidas numa prateleira por Alexander Fleming, a tenacidade de uma tal crença
(reforçada pelos escritos biográficos do próprio Henri Poincaré!) deveria alertar o
epistemólogo. Os “erros” (como teria dito Bachelard) das lendas contêm uma certa
verdade por sua tenaz repetição. Como se à margem da consciência sabiamente
habituada a uma obsessão monodisciplinar, subitamente surgisse em um inconsciente
incongruente, marginal e paradisciplinar, a elucidação dos problemas.
Mais claramente ainda se examinamos o “cursus” de grandes inventores, percebemos que a
maior parte não era especialista na disciplina em que criou. Seria preciso lembrar que o próprio grande
Descartes não era um professor de matemática, nem mesmo um professor de segundo grau? Leibniz, o
criador do cálculo infinitesimal era um diplomata. Lavoisier não era “químico”, mas “Inspetor Real das
Pólvoras” e Fazendeiro Geral” (quer dizer, coletor de impostos). Esquecemos muito facilmente que
Kepler era antes astrólogo (ver seu tratado dos Três princípios relativo aos aspectos dos três planetas
pesados, Marte, Júpiter, Saturno.) do que astrônomo. Gustav Théodore Fechner, professor de Física,
criador da psicofísica, era também autor de um tratado sobre a alma das plantas, de um tratado de
angelologia, e de um livro sobre a vida post mortem... Louis Pasteur, inventor da teoria microbiana da
patologia não era médico, mas químico e sua descoberta fundamental pôs abaixo a tradição médica e seu
postulado fundamental das gerações espontâneas defendido por todo o ensino médico do século XIX e
pelo biologista Archimède Pouchet. Enfim, o imenso gênio que criou a cosmologia moderna e impôs a
teoria radicalmente subversiva da relatividade, era engenheiro no escritório de invenções técnicas de
Berna.
Mas a virtude heurística da pluridisciplinaridade prolongada e dos fogos cruzados da
intrdisciplinaridade repousa sobre uma lógica de base, tão evidente ainda que tão oculta, que é a da
Relatividade que Einstein redescobriu nas discussões escolásticas do século XIII. Toda invenção, toda
descoberta, ou melhor, toda criação científica (isto é, aquilo que legitima a investigação heurística como
pesquisa) consiste em acrescentar e programar uma informação nova ao campo, ao objeto ou ao objetivo
pretendido. Simples banalidade? Não, pois tal constatação esconde uma total subversão filosófica.
Em termos de lógica, a novidade da descoberta (criação) resulta de uma referência heurística
(teórica ou experimental) no domínio de uma alteridade em relação ao já conhecido, isto é, ao mesmo. É
exatamente neste ponto que se dá a crise atual das pedagogias e a distorção cada vez maior entre ensino
e pesquisa.
O primeiro tem lugar no já adquirido, na “transmissão do saber”, a Segunda
sai e sacode as rotinas das hipóteses, dos postulados, dos procedimentos
experimentais que já fazem parte dos repertórios.
189
No entanto, permito-me insistir no profundo fator que dissocia, a rotina do
ensino da subversão das descobertas. É o que o “peso do mesmo” repousa há 25 séculos
– desde o socratismo e sobretudo depois de Aristóteles – com altos (o desenvolvimento
da escolástica peripatética através de Averroès e São Tomás de Aquino) e baixos (as
resistências platônicas e sobretudo hermetistas), mas sempre terminam com a vitória
pedagógica da lógica da identidade e seus corolários: “terceiro-excluído” e “não
contradição”, graças à Sorbonne, em seguida aos Jesuítas, aos defensores do
cartesianismo, enfim à Escola positivista ou à vulgata marxista. Esta longa epopéia
vitoriosa destacou e afirmou – através de uma filosofia do ser herdada da língua grega e
nunca desmentida – o dogma de uma objetividade ontológica que, de século em século,
progride em crescente harmonia. “Objeto” científico que, especialidades cada vez mais
“aguçadas” afirmam. Dogma cientista que repousa sobre a inelutável iluminação da
consciência pesquisadora, pelo desenvolvimento contínuo de um ser-objeto que destila,
quase automaticamente, no seio da transmissão do saber a luz de uma verdade absoluta.
Vemos perfeitamente como o monoteísmo religioso do Ocidente reforçou ainda o
monolitismo metodológico e lógico de uma pedagogia onde – como numa espécie de
eucaristia científica – cada especialidade, cada disciplina, contém analiticamente a
verdade toda inteira.
Ora neste mesmo momento histórico – o final do século XIX e nosso século XX
– quando os estados modernos instituíram progressivamente uma pedagogia cientista,
objetivista e cada vez mais precocemente especializada (desde a criação por Bonaparte
de uma 28ª Faculdade, a de Ciências, passando pela reforma de Vatimesnil em 1829,
pela criação das “ Escolas Particulares” especializadas, com as “Escolas Práticas de
Comércio” de 1892, minimizando o ensino geral), a própria ciência, através de seus
procedimentos, tornava a pôr em questão as bases lógicas e ontológicas que, no entanto,
tinham permitido “deduzir” a lenta institucionalização de uma pedagogia totalitária,
monoteísta, “redutora e cientificista”.
Na reflexão das Ciências Humanas sobre seu próprio saber, há uma total
subversão do determinismo causativo, no mesmo momento histórico (o de
Einstein, de Planck, de Bohr) em que as ciências da natureza (especialmente
aquela que foi – pelo menos depois de Galileu – tutor e modelo cientista de
nosso saber, a física) alterando radicalmente os paradigmas sobre os quais
estavam fundadas a ciência e a razão “clássicas”.
É esta revolução do “Novo Espírito Científico” que devemos rapidamente evocar se desejamos
apreender em seu cerne a questão pedagógica e heurística da interdisciplinaridade.
Já o próprio Einstein, apesar de um imaginário do contínuo que o caracteriza,
constatou, no início do século, que o avanço da ciência não se faz por acréscimo ou
dedução analítica contínuos, mas pela incessante “reestruturação dos paradigmas
diretores”. É o que, nos dias de hoje, Olivier Costa de Beauregard confirmou, dizendo
que todo paradigma começou sendo paradoxo. Mas foi Gaston Bachelard – filósofo,
cientista, crítico literário e estudioso da poética - quem, lançando um olhar
transdiscipliar sobre o Novo Espírito Cientifico, estabelecia claramente (1940) que a
dinâmica da criação científica (que chamou de “numenotécnica”) longe de ser – como
pretendia Emile Meyerson – um fenômeno aditivo contínuo, constituindo e separando
uma verdade objetiva em si, de toda contaminação alterante (a alteridade sendo o erro, a
190
não cientificidade) era, ao contrário, fundada sobre uma alteração subversiva, sobre o
incessante procedimento polêmico de uma Filosofia do Não. Mostrando não apenas que
o Novo Espírito Científico era passível desta “revolução permanente”, mas que no
próprio passado toda criação científica em Galileu, em Descartes (apesar da imagem
falaciosa da “árvore da ciência”), em Pascal, Newton, etc. – procedeu unicamente por
esta contestação dos saberes transmitidos pelas rotinas pedagógicas – o que interessa em
primeiro lugar à interdisciplinaridade – pela confrontação com a alteridade. Para
inventar é preciso confrontar, para confrontar, é preciso comparar, e para comparar é
preciso recorrer a diversos termos de comparação, diversas “disciplinas” de objetivação.
A teoria do “salto” epistemológico enunciada pela Filosofia do Não implica, por
parte do inventor, num esclarecimento interdisciplinar do olhar de sua pesquisa. O
objeto se apaga em proveito do objetivo. A objetividade é um procedimento construído
de objetivação (numenotécnica) e não um dado, um fato que seria um todo feito já feito!
O “obstáculo epistemológico” maior, a saber, a passividade monodisciplinar, a
tautologia analítica que impede todo salto heurístico é exorcizada. A possibilidade de
unificar o campo de todos os saberes (científico, poético, religioso, etc.) longe de se
apresentar como uma unificação unidimensional, redutora a um monoteísmo da
verdade, implica numa complexidade sistêmica integrando os procedimentos contrários
ou contraditórios da investigação.
Bem entendido, a Mecânica Quântica (Niels Bohr, Max Planck, Werner Heisenberg, G. Chew,
Henry P. Stapp, etc) define do ponto de vista da física a teoria do salto epistemológico. O “objeto”, o
“real” rompem definitivamente com a univocidade do conhecimento mantido durante séculos pela
filosofia substancialista do Ser. O “real” não é um grupamento de tijolos estáveis e persistentes, mas é
feito de relações e de mudanças súbitas ou “saltos quânticos”. É ao mesmo tempo “holístico” e
sistêmico: sua unidade é contraditória. Holístico, uma vez que, como na célebre “relação de incerteza”
heisenbergiana, o “objetivo” está ligado ao ponto de vista subjetivo da observação, ou melhor, da
intenção numenotécnica do sujeito. Sistêmica já que o estabelecimento probabilístico de um sistema
específico do saber (posição da partícula por exemplo) se faz ao inverso de um outro sistema (qualidades
físicas da partícula).
Esta revolução radical da objetividade científica constrói conceitos novos como
a “não-separabilidade” (d’Espagnat, Costa de Beauregard), “englobante universal”
(Golovanov, Vernadski) bastante próxima da “implicação” (D. Bohm). Toda a teoria do
conhecimento e, em seguida – mas não cabe aqui falar sobre isso – o sistema de valores,
a filosofia das “identidades” psíquicas, sociais, morais, religiosas etc. são alteradas por
esta nova epistemologia. Especialmente no que diz respeito diretamente a nossos
propósitos, o conhecimento – e a pesquisa científica que inclui – toma um aspecto
relativista, sistêmico e descontínuo. O objeto científico não é mais um fato dado,
imutável, absoluto, mas se torna um “objetivo” relativo a uma multidão de parâmetros
(cf. por exemplo: a equação da freqüência de uma onda, tal como é dada pela “fórmula
de Balmer”) que definem simplesmente sua possibilidade. Esta relatividade a um
complexo de parâmetros torna logicamente necessária uma ampla informação
pluridisciplinar e uma colaboração interdisciplinar. A “flutuação” do objeto admitido –
e constatado – permitiu, por exemplo, a químicos muito especializados em precipitações
químicas, como Georgio Piccardi (Diretor do Instituto Físicoquímica da Universidade
de Florença) ou Mme. Capel-Boute (Centro interdisciplinar de pesquisas e estudos dos
fatores do ambiente, da Universidade Livre de Bruxelas) ou na França, os trabalhos de
André Faussurier sobre os colóides (Instituto Católico de Lyon) relacionar as flutuações
191
na repetitividade de fenômenos químicos com as variações de fatores distantes
astronômicos, meteorológicos e cosmológicos.
Mas o imobilismo universitário herdeiro de vinte séculos de Aristotelismo e
preso a ciumentas especializações resiste furiosamente.
E se recapitularmos, para concluir, as relações necessárias entre os diversos
tipos de multidisciplinaridade (pluridisciplinaridade escolar, interdisciplinaridade nos
objetivos, transdisciplinaridade que destaca uma “filosofia” da descoberta) e a criação
ao menos científica (heurística), será preciso constatar ainda e sempre que é quando os
pesquisadores são beneficiados por uma educação pluridisciplinar – e não restrita ao
quadrivium! – quando são levados a abandonar, sob pressão de novas axiomáticas, o
sonho ingênuo do pesquisador isolado em sua especilidade, quando, enfim, a reflexão
científica é obrigada a se dotar de uma “filosofia” transdisciplinar, como é o caso
depois da revolução do Novo Espírito Científico nascido, voltamos a destacar, nos
últimos anos do século XIX, que a criatividade científica está em seu ápice. A
multidisciplinaridade em todas as suas formas, é pois a condição sine que non da
prospectiva e da fecundidade criativa do pensamento científico.
Mas há o drama da “pesquisa” como da pedagogia febril e perturbadora que é
a nossa, drama de que se ressentem muitos estudiosos da pesquisa de ponta, assim
como filósofos que, cada vez mais, se inquietam com a situação confusa e deficitária de
nossos saberes. O Ministro Edgar Faure, em ingênuo nivelamento, se acreditava
“igualitário” e desembocou nos espantosos objetivos dos “80% de bacharéis ao ano” –
de que J.M. Domenach zomba, com toda razão, pois se trata de um equívoco e de um
contra-senso que se deve aos experts que tinham acabado de examinar o “milagre
japonês” e chegaram a confundir o que, no Japão, corresponde ao nosso Certificado de
Estudos Primários com o nosso Baccalauréat!!. Por que não 80% de “Doutores em
Ciência”, 80% de “Prêmios Nobel” de física ao ano? Não foi uma “democratização”
que resultou dessas múltiplas e generosas reformas, mas rebaixamento generalizado
onde o curso tendeu a se alinhar pelos mais baixos níveis intelectuais e psíquicos a afim
de obter “resultados”, êxitos puramente formais de diplomas sem eficácia.
Por trás deste drama pedagógico se oculta uma catástrofe ainda mais alarmante
para o Ocidente (América do Norte e Europas dos Oeste e do Leste) pois,
contrariamente ao que podemos demasiado facilmente avançar, não é de uma “crise de
civilização” que sofre o Ocidente. A civilização ocidental e suas técnicas, em seus Mig
21, suas vacinas, suas bombas atômicas, suas naves e foguetes espaciais, seus serviços
hospitalares, suas “Mireges” e seus “Exocets” portam-se maravilhosamente. Mas a
cultura do Ocidente evaporou-se no correr dos séculos em um cosmopolitismo
mediático, débil e e caótico. Assim os mais lúcidos imploram por tentativas de
“restauração” cultural: é Bruno Duborgel pedindo uma “pedagogia do imaginário” para
a infância e a adolescência, é J.M. Domenach reclamando um “regeneração” por uma
espécie de trivium – de que as literaturas nacionais seriam os pilotos – no seio do
quadrivium dos cientistas especializados. Denunciando a acúmulo escolar de saber e as
especializações prematuras, preconiza um ampla volta às literaturas, tutor cultural, ainda
possível encimando toda a educação. Não podemos apoiar uma tal “regeneração”,
192
considerando – sem contra-senso desta vez! – o modelo japonês tão paradigmático que
soube se guardar de uma especialização estreita e precoce sem prejudicar, bem pelo
contrário, o avanço tecnológico e econômico que conhecemos. Podemos afirmar
brevemente que após uma educação primária (sem computadores!) feita como dizia
Péguy “para a criança”, quer dizer, pela inserção sócio-cultural da infância até 12 anos
(inserção no meio cultural, na herança cultural, na criatividade do imaginário, na
competição que destaca o modelo do “melhor” etc), o ensino “secundário” longe de ser
uma colcha de retalhos de especialidades díspares e indigestas, deveria tornar-se mais
leve e passar a ser o ensino cultural por excelência, a análise estética das obras da
cultura. As “especializações”, integradas numa interdisciplinaridade real, seriam o lote
dos anos universitários de segunda adolescência (dos 18 aos 25 anos). Assim se poderia
fazer um ensino “responsável”, uma verdadeira educação do homem concreto”.
É necessário discutir, contrapor projetos sem deixar de
levar em conta outras posturas que nos obriguem à mais
clareza.

Itaipava - Petrópolis - RJ - Departamento de Engenharia Elétrica

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