O DESAFIO DE ESTUDAR AS LINGUAGENS DE PROGRAMAÇÃO PARA APLICAÇÃO NUM CURSO DE MECÂNICA DAS ESTRUTURAS

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1 O DESAFIO DE ESTUDAR AS LINGUAGENS DE PROGRAMAÇÃO PARA APLICAÇÃO NUM CURSO DE MECÂNICA DAS ESTRUTURAS Osvaldo Shigueru Nakao Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, Departamento de Engenharia de Estruturas e Fundações Laboratório de Estruturas e Materiais Estruturais Av. Prof. Almeida Prado, travessa 2, no CEP São Paulo - SP poli.usp.br Resumo. Qual é a motivação que conduz ao aprendizado? A pergunta é o desafio permanente para os professores de Engenharia de Estruturas quando diante de alunos de áreas da Engenharia que não valorizam os fundamentos de Mecânica das Estruturas. Uma disciplina como a Resistência dos Materiais, básica para o engenheiro, que continua constando dos programas dos Exames Nacionais de Cursos, não tem o apelo das disciplinas mais afins de algumas das habilitações de Engenharia como a Elétrica ou a de Computação. Algumas estratégias podem ser tentadas para despertar a motivação. No caso relatado, desafiaram-se os alunos do curso de Engenharia de Computação para que, estudando as linguagens de programação necessárias para a prática de sua profissão, eles criassem, com essas linguagens, sistemas capazes de ajudar no entendimento dos conceitos de Resistência dos Materiais. Aliou-se o estudo da Mecânica das Estruturas ao que de melhor esses alunos de Engenharia de Computação fazem: programar, criando ferramentas e sistemas com calculadoras e imagens animadas. Palavras-chave: Mecânica das estruturas, Resistência dos materiais, Motivação, Aprendizado MTE - 293

2 1. INTRODUÇÃO Por maiores que sejam os conhecimentos dos professores, sejam técnicos e específicos ou pedagógicos, a realidade passiva e fria da sala de aula sempre coloca-os diante das questões: o que fazer, como fazer, para que fazer. O estudo de Resistência dos Materiais exige visão espacial, capacidade de abstração e absorção, traquejo algébrico e intuição que precisam ser desenvolvidos. E, não serão adquiridos sem uma efetiva participação dos alunos. Assim, as primeiras dúvidas quanto ao conteúdo, material e estratégias já surgiram quando da formulação da proposta de PEF-2309 "Fundamentos de Mecânica das Estruturas", disciplina oferecida para alunos de habilitações da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo que valorizam pouco o estudo de Resistência dos Materiais como os da Grande Área Elétrica. Com dois créditos, a sua estrutura foi aprovada pelo Conselho do Departamento de Engenharia de Estruturas e Fundações, responsável pelo seu oferecimento, e pela Comissão de Graduação. Ela foi oferecida pela primeira vez em 2001 aos alunos do Curso Cooperativo de Engenharia de Computação. A experiência é aqui relatada com o objetivo de mostrar que é possível motivar os alunos pelo exercício das práticas inerentes à habilitação do futuro engenheiro mesmo quando se trata de estudar disciplinas básicas º MÓDULO ACADÊMICO DO CURSO COOPERATIVO DE ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO Após dois anos do ingresso na Escola Politécnica, o aluno do Curso Cooperativo de Engenharia de Computação inicia seu 1 º Módulo Acadêmico, na forma quadrimestral, no mês de janeiro do seu terceiro ano Características dos alunos e do curso Os trinta e cinco matriculados em 2001, participantes da Estrutura Curricular 2 que foi implementada após a Reforma Curricular, tinham se submetido a duas seleções dentro da Escola Politécnica. Uma, na passagem do primeiro para o segundo ano, em que optaram pela Grande Área Elétrica dentre quatro possíveis (Elétrica, Mecânica, Civil ou Química). Uma segunda seleção, na passagem do segundo para o terceiro ano, em que já dentro da Grande Área Elétrica, optavam pelo curso cooperativo em Engenharia de Computação ou pelo curso semestral em Engenharia Elétrica. Alto nível dos alunos. O critério estabelecido para a primeira seleção é a média aritmética entre a nota do vestibular da FUVEST e a média ponderada pelos números de créditos das disciplinas do primeiro ano. Na segunda seleção os alunos não podem ter nenhuma reprovação nas disciplinas dos dois primeiros anos além de nota suficiente para se classificar entre os primeiros que desejam a opção de Engenharia de Computação - Curso Quadrimestral. A média alta necessária para conseguir se classificar entre os habilitados a se matricular é mais do que suficiente para qualificar esses alunos. Conjunto de disciplinas. Os módulos do curso são quadrimestrais e os alunos intercalam seus períodos (Módulos Acadêmicos) de estudo na Escola, em salas de aula, laboratórios e bibliotecas e seus períodos (Módulos de Estágio) de estágios em empresas onde ocupam postos de trabalho em período integral. Em recente publicação, Nakao et al.[3] caracterizaram uma interdependência entre todas as disciplinas de um mesmo módulo porque o curso é seriado e a reprovação numa disciplina pode representar reprovação no módulo. Por causa disso, os alunos dos Cursos Cooperativos costumam ser muito exigentes com relação ao que lhes é oferecido. Assim, mesmo que as disciplinas de menor interesse "peguem carona", observa-se que os alunos, acostumados à prestação de serviços junto às empresas e tendo adquirido a noção da qualidade do que deve ser apresentado, são muito dedicados e não são pragmáticos ao ponto de cursar uma disciplina apenas para cumprir tabela. 3. DISCIPLINA PEF-2309 "FUNDAMENTOS DE MECÂNICA DAS ESTRUTURAS" A disciplina PEF-2309 é uma disciplina básica de Engenharia e para muitos dos alunos não deveria ser oferecida num momento em que todos estão mais na expectativa de disciplinas de aplicação inerentes à Grande Área à qual conseguiram se acoplar. Houve, portanto, uma grande preocupação em tentar motivar para o estudo dos conceitos de Resistência dos Materiais pelo desafio da aplicação de linguagens de programação. A dificuldade estava em ponderar adequadamente a dedicação ao estudo dessas linguagens, visto que o escopo da própria disciplina não prevê esse estudo Ementa A ementa da disciplina estabelece quais as intenções e os fins a serem alcançados procurando tirar proveito de algumas das conclusões já relatadas por Nakao et al.[1] e atendendo às idéias lançadas por Masetto[2]. MTE - 294

3 Justificativa. Na justificativa, escreve-se de uma forma muito esperançosa "A reforma curricular da Escola Politécnica fez surgir a necessidade de se criar um curso de Mecânica das Estruturas voltado para a Grande Área Elétrica. A disciplina Fundamentos de Mecânica das Estruturas tem o objetivo de permitir que o engenheiro elétrico se comunique com os engenheiros de outras habilitações e de despertar a paixão pelo conhecimento começando pelas estruturas do seu cotidiano." Objetivos. Nos objetivos, estabelecem-se: "Aquisição de conhecimentos básicos de Mecânica das Estruturas para dialogar com engenheiros de outras habilitações, apresentando-se os conceitos de esforços solicitantes, tensões, deformações e deslocamentos através de exemplos qualitativos. Desenvolvimento das habilidades de identificação de problemas no cotidiano da Engenharia Elétrica, de trabalho em equipe e de comunicação. Valorização da postura ética, das atitudes responsáveis e reconhecimento da importância da Resistência dos Materiais na formação geral do engenheiro." Avaliação. Para critérios de avaliação de aprendizagem foram definidas: Provas analítico-expositivas com questões fechadas, trabalho em equipe e auto-avaliação. E estabelece-se que "Se A = ( P 1 + P 2 + T) / 3 for maior ou igual a 5 então, com uma freqüência superior a 70%, está aprovado. P 1 é a nota de zero a dez da primeira prova, P 2 é a nota de zero a dez da segunda prova e T é a nota de zero a dez do trabalho em grupo". Trabalho. A introdução de um trabalho em equipe realizado por grupos de apenas dois alunos foi uma opção que se mostrou viável em substituição a uma das três provas que normalmente a comunidade politécnica costuma aplicar. Isso porque no quadrimestre letivo, as provas foram realizadas no mesmo horário da aula e a disciplina tem dois créditos. A definição da participação de dois alunos foi para facilitar a organização de reuniões de trabalho produtivas. Sabe-se das dificuldades de se reunir um grupo numeroso em metrópoles como São Paulo. Além disso, com o trabalho, procurou-se aliviar um pouco a tensão associada à existência das provas e tentou-se desenvolver habilidades e atitudes estabelecidas nos objetivos da disciplina. Atividades discentes. Inicialmente foi listado: "Execução de fotografias, hipertextos, modelagens, programas de computador, traduções e exercícios práticos." 4. A EXPERIÊNCIA Já é muita conhecida a conclusão de Piaget[4] segundo o qual o insucesso escolar decorre de uma passagem muito rápida do qualitativo (lógico) para o quantitativo (numérico). Ainda segundo ele, a reforma no ensino científico deve conferir a devida importância à pesquisa espontânea, exigindo-se que a verdade adquirida seja reinventada pelo aluno ou pelo menos reconstruída. Partindo desse princípio propôs-se aos alunos a execução do trabalho cujo tema ficou para que cada grupo propusesse ao professor. 4.1 TEMA DO TRABALHO PROPOSTO A orientação básica foi que o tema deveria ser da Mecânica das Estruturas mas cada grupo poderia aproveitar o tema para estudar algo do interesse deles como, por exemplo, uma linguagem de computação. O trabalho final poderia até não dar o resultado inicialmente planejado mas, a exemplo de um real problema de Engenharia, poderia sugerir caminhos para outros trabalhos em continuidade. Durante o quadrimestre dividido em 14 semanas de S 1 a S 14, os alunos levantaram dados, formularam o problema, as alternativas de solução, especificaram e implementaram a solução escolhida. Portanto, pesquisaram, planejaram, buscaram a orientação do professor, estabelecerem cronogramas, reformularam metas e executaram. E houve sempre uma preocupação da parte do professor em desafiar para o estudo de linguagens e ferramentas da informática, visto que o conhecimento advindo dessa necessidade de executar o trabalho será de muita utilidade para esses alunos de Engenharia de Computação. Orientações. Foram distribuídos aos alunos as seguintes orientações: "1.Cada equipe de 2 alunos deverá apresentar um projeto. Este projeto poderá ser: a) A confecção de um modelo físico para o aprendizado da Resistência dos Materiais. As idéias deverão ser apresentadas ao professor. Cada modelo deverá ser acompanhado do memorial descritivo e projeto executivo; b) Verificação da estrutura construída pelos alunos na disciplina Desenho dos semestres anteriores, adotando os seguintes procedimentos: b.1) apresentação de um modelo simplificado que traduza as principais condições da estrutura construída, definindo as hipóteses simplificadoras assumidas; b.2) determinação das características geométricas de uma seção transversal; b.3) pesquisa dos pontos de maior momento fletor para o carregamento especificado no projeto; b.4) cálculo das reações de apoio considerando os materiais utilizados na estrutura; c) A montagem de apresentações de um tópico de Resistência dos Materiais utilizando-se recursos de multimídia, posters, etc; d) A elaboração de material de consulta para o estudo de Resistência dos materiais: glossário, formulário, esquemas de seções, etc; e) A elaboração de um programa de computador que auxilie o aprendizado da MTE - 295

4 disciplina ou facilite os cálculos. 2. O estudo básico com um cronograma deve ser apresentado (até a semana S 5 ) ao professor para aprovação e acompanhamento. 3. Os objetivos dessa atividade são o desenvolvimento de: habilidade de trabalho em equipe e de se comunicar, comprometimento com a qualidade no que faz, domínio da língua inglesa e das ferramentas básicas de informática, capacidade de planejamento e de consulta à Biblioteca, responsabilidade, interdisciplinaridade. 4. O trabalho em grupo deverá ser apresentado à classe em horário combinado (até a semana S 12 ) com o professor que atribuirá a nota T." 5. RESULTADOS Os trabalhos entregues em cópias em papel e digitais foram apresentados para professor e a classe numa sessão magna no dia 19 de abril de Foi apresentado no Auditório 138 do Edifício Paula Souza - Prédio da Engenharia Civil da Escola Politécnica da USP. Os alunos fizeram suas apresentações para o professor e a classe utilizando-se de um projetor multimídia e de um computador. Além de algumas apresentações em Powerpoint foram exibidos programas de computador e animações utilizando-se as ferramentas e linguagens atualmente existentes. Muitas interfaces partiam de uma entrada de dados em que os termos da Mecânica das Estruturas deveriam ser dominados, um dos objetivos da disciplina. Esses dados eram armazenados e processados em bancos que às vezes disponibilizavam os resultados via Web. Impressionou a variedade de soluções e o humor embutido nas animações. Utilizaram-se o HTML - Hyper Text Markup Language, a linguagem universal de formatação das páginas presentes na Internet, o PHP - Hypertext Pre Processor, uma linguagem de programação server-side, usada para criar páginas dinâmicas e operar banco de dados via WEB, o FLASH, ferramenta poderosa utilizada para criar animações vetoriais dinâmicas para Internet, o MySQL, banco de dados utilizando a linguagem Structured Query Language, próprio para aplicações Internet, o DELPHI e outros. As horas de dedicação a esse trabalho em equipe ficaram evidentes pelo alto nível e qualidade apresentados por alguns dos trabalhos. Na programação do Módulo Acadêmico, a Coordenadoria dos Cursos Quadrimestrais, responsável pelo acompanhamento e controle de qualidade dos cursos cooperativos, solicitou uma previsão de horas de dedicação além do horário em sala de aula que o estudo e a confecção do trabalho exigiriam, segundo o modelo sugerido por Cugnasca[5]. A minha previsão e sugestão de uma hora e meia semanais foi certamente superada pelo resultado tanto dos trabalhos quanto pelo desempenho obtido nas provas. Alguns dos trabalhos podem ser vistos na página da disciplina PEF-2309 acessado pelo site 6. CONCLUSÕES A aula expositiva é a metodologia predominantemente utilizada nas escolas de Engenharia. Será que apenas com essa estratégia é possível motivar os alunos para o estudo em casa, para a pesquisa, para a observação? O grande número de reprovações registrado em muitas disciplinas mostra que não. A experiência relatada mostra que se adequadamente conduzido, o desafio de estudar linguagens de programação e ferramentas de multimídia pode auxiliar a alcançar os objetivos de ensino e aprendizado de conhecimentos de Resistência dos Materiais, mesmo mantendo as aulas predominantemente expositivas em função do pouco tempo disponível para a apresentação dos conceitos e treinamento de resolução de problemas. Essa experiência pode ser ampliada para outras disciplinas onde o docente pode buscar a ajuda de conhecimentos inerentes à Área de interesse da habilitação do aluno. Segundo o relatório da Representação Discente na Coordenadoria dos Cursos Quadrimestrais referente ao 1 o. Módulo Acadêmico, 1 o. Quadrimestre de 2001, apresentado na reunião de 25 de maio de 2001: A disciplina adaptou-se bem ao novo formato com dois créditos, tendo cumprido seus objetivos e exigido um número de horas de estudo fora da sala de aula compatível com o número de créditos, tanto em relação às provas como em relação ao trabalho em grupo proposto. A Presidência da Coordenadoria dos Cursos Quadrimestrais, encaminhou a correspondência CCQ/29/13/30- EP-29/05.01, parabenizando pela excelente avaliação de seu trabalho na disciplina PEF Os depoimentos de alguns alunos na Avaliação final da disciplina e alguns dos trabalhos que têm a essência da aprendizagem defendida por Holzer et al.[6] demonstram o acerto da estratégia adotada na disciplina. Segundo Catania[7], um procedimento que leve um organismo a aprender pode não ser eficiente com outro, e um organismo que aprenda sob um procedimento pode não aprender sob outro. Mas, como a aprendizagem não é baseada em um processo ou em um número reduzido de processos, deve-se seguir todos os sinais indicadores de uma melhoria na aprendizagem que é o grande objetivo de um bom professor. 7. REFERÊNCIAS [1] O. S. Nakao, F. L. Siqueira and V. F. da Silva, Aprendendo fundamentos de Resistência dos Materiais ao desenvolver um programa de computador, in International Conference on Engineering and Computer Education, ICECE-2000: Final program and proceeding [CD-ROM], São Paulo: [2] M. T. Masetto (org.), Docência na Universidade, Papirus, Campinas: 1998, pp MTE - 296

5 [3] O. S. Nakao and H. Lindenberg-Neto, Aperfeiçoamento Didático de um Curso de Mecânica das Estruturas" EPUSP, BT/PEF/0007, ISSN , São Paulo: 2000, p. 5. [4] J. Piaget, Para onde vai a educação?, José Olympio, Rio de Janeiro: 1998, pp [5] P. S. Cugnasca, Planejamento e qualidade de ensino num curso de Engenharia, in Congresso Brasileiro de Ensino de Engenharia, 28. XXVIII COBENGE: Anais. ABENGE. Ouro Preto: [6] S. M. Holzer and R. H. Andruet, Experimental Learning in Mechanics with Multimedia, The International Journal of Engineering Eduacation, vol.16 n. 5, 2000, ISSN X. [7] A. C. Catania, Aprendizagem: Comportamento, Linguagem e Cognição, Artes Médicas, Porto Alegre: 1999, p MTE - 297