DE DISCIPLINAS PARA PROGRAMAS DE APRENDIZAGEM: UM REPENSAR DO ATO PEDAGÓGICO NO CURSO DE ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO

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1 DE DISCIPLINAS PARA PROGRAMAS DE APRENDIZAGEM: UM REPENSAR DO ATO PEDAGÓGICO NO CURSO DE ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO Henri Frederico Eberspächer e Juliana Vermelho Martins Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curso de Engenharia de Computação Rua Imaculada Conceição, Campus Curitiba Curitiba - PR {henri, juliana}@ppgia.pucpr.br Resumo. Este artigo relata alguns dos resultados alcançados com a sistematização do projeto pedagógico do curso de Engenharia de Computação da PUCPR. São apresentadas considerações sobre a reestruturação da grade curricular e a elaboração dos programas de aprendizagem, como resultado do levantamento das aptidões do futuro profissional. Questões como avaliação processual, aprendizagem baseada em problemas e outros pressupostos norteadores são contextualizados como elementos integrantes de uma postura educacional compatível com as premissas de apropriação do conhecimento, na qual o aluno tem papel ativo e é o principal agente de sua aprendizagem, tendo o professor como um mediador que organiza atividades que propiciem a elaboração e experimentação individual e coletiva, na busca de uma aprendizagem significativa que permita o desenvolvimento das competências do futuro profissional. Palavras-chave: Projeto Pedagógico, Programas de Aprendizagem, Aptidões. APP - 120

2 1. INTRODUÇÃO Desde 1998 a Pontifícia Universidade Católica do Paraná vem realizando um amplo processo de reformulação e atualização do seu Projeto Pedagógico. Este processo começou com uma grande auto-avaliação de todos os cursos, utilizando como parâmetros os critérios, quando conhecidos ou disponíveis, das comissões de especialistas, visando identificar os pontos relevantes na busca de uma qualidade total dos cursos. Finda a etapa de avaliação, durante o ano de 1999 foram reestruturados todos os currículos dos cursos de graduação, com uma mudança na abordagem educacional, passando por um intenso treinamento das comissões de sistematização dos cursos, responsáveis por absorverem e colocarem em prática uma nova postura didáticopedagógica, centrada no aluno e nas suas atividades de aprendizagem, na construção coletiva do conhecimento e pautada no desenvolvimento de aptidões, nos seus diversos níveis de maturidade (aptidão, habilidade, competência, expertise) para o saber-fazer profissional e concretização do paradigma aprender a aprender. Entre todas as atividades que se seguiram, entre elas a elaboração da nova proposta curricular, um dos maiores desafios era de fato colocar em prática a adoção, por parte dos professores, de uma nova estratégia de ensino, que em muitos casos confrontava a prática histórica do docente. Esse processo, burocrático, técnico e sobretudo humano gerou diversos produtos, alguns até não esperados desde o início. Um destes é o método (convertido em modelo) de nomear às costumeiras disciplinas (muito associadas a compartimentos de informação) em programas de aprendizagem, os quais deveriam traduzir mais explicitamente os objetivos educacionais e como atingi-los, o que em muitos casos revelou-se um conhecimento enorme, que outrora não ficava sistematizado, e sim vinculado à boa prática docente dos professores de sucesso. Nesse contexto este artigo busca justamente apresentar um conjunto de ponderações sobre essa questão do projeto pedagógico, particularmente sobre a preparação dos programas de aprendizagem, usando como estudo de caso uma disciplina (Técnicas de Programação I) do curso de Engenharia de Computação. 2. PROJETO PEDAGÓGICO A elaboração do projeto pedagógico, mais especificamente de um de seus produtos mais tangíveis: a proposta curricular alicerçou-se nas diretrizes curriculares desenvolvidas pela Comissão de Especialistas de Ensino de Engenharia e também nas diretrizes curriculares desenvolvidas pela Comissão de Especialistas de Ensino de Computação e Informática (Ref. [1]). Enquanto plano pedagógico institucional, os pressupostos são advindos das Diretrizes para o Ensino de Graduação da Instituição (Ref. [2]), cuja elaboração também é resultado de um intenso trabalho da Comissão Geral de Apoio às Comissões de Sistematização dos Cursos Grade Curricular Uma das mudanças mais evidentes para os alunos foi à transformação do regime de oferta dos cursos, de anual para semestral (com conseqüente oferta de vestibular de inverno), e da segmentação das notas do semestre em três avaliações parciais (cada uma composta por dois ou mais processos de avaliação). Na formatação curricular isso representou uma possibilidade de ampla reestruturação, buscando melhoria de oferta, programas com conteúdos novos ou atualizados, cargas horárias adequadas, definição de linhas de atuação e projetos etc., em suma, a liberdade para a busca de uma melhoria de qualidade. Como o projeto pedagógico foi um empreendimento de toda a universidade, a absorção dos ideais ocorreu de forma top-down, e precisou acontecer rápida e eficientemente, pois em 2000 passou-se a ofertar o novo currículo Aptidões do egresso de Engenharia de Computação Para a definição dos Programas de Aprendizagem e suas complementaridades e relações (precedência, dependência, paralelismo etc.) as aptidões gerais desejadas para o egresso serviram de metas gerais norteadores das aptidões básicas, potencializadas em cada programa. Nesse escopo, de forma geral e resumida, o Engenheiro de Computação da PUCPR deverá apresentar as seguintes aptidões gerais para o pleno exercício profissional, conforme Manual do Curso (Ref. [3], sistematizado durante o processo): Analisar sistemas de hardware e software usando modelos adequados; Conceber sistemas de hardware e software customizado; Desenvolver sistemas segundo as metodologias de Engenharia de Software; Projetar e implementar sistemas de hardware, interfaces digitais e firmware; APP - 121

3 Planejar, supervisionar, elaborar e coordenar projetos de engenharia; Adaptar teorias provenientes das áreas de computação e eletrônica; Comunicar-se de forma oral e escrita; Compreender problemas administrativos, legais e sócio-econômicos; Empreender novas soluções e espaços de atuação Núcleos Temáticos Para a estruturação dos futuros programas, especificaram-se os núcleos temáticos, que são os eixos ou grupos afins de Programas de Aprendizagem. Independente da sintaxe adotada nos diversos currículos de referência, uma representação interna proprietária foi adotada por ser útil para essa atividade, relacionada aos núcleos temáticos de estruturação da grade curricular, sendo identificados para a formação do Engenheiro de Computação os seguintes (conforme Projeto Pedagógico do curso, Ref. [4]). Fundamentos matemáticos (MA); para Engenharia; para Computação; Fundamentos de engenharia (EN); Formação em Hardware: Analógico (HA); Digital (HD); Formação em Software: Técnica (ST); Sistêmica (SS); Formação humanística: Formação do Indivíduo (FI); Formação do Empreendedor (FE). A Figura 1 ilustra sinteticamente o relacionamento entre os núcleos identificados. FI MA ST FE EN HA HD SS Profissional Figura 1: Articulação entre os núcleos temáticos.. Como exemplo de núcleo temático, Fundamentos Matemáticos para Engenharia envolve, entre outros, os seguintes programas de aprendizagem: Cálculo I, II, III e IV; Álgebra Linear; Geometria Analítica; Sinais e Sistemas I e II; Probabilidade e Estatística; Cálculo Numérico; Métodos Probabilísticos; Pesquisa Operacional. Já o núcleo Formação em Software - Sistêmica é composto pelos seguintes programas de aprendizagem: Engenharia de Software; Compiladores; Sistemas Operacionais; Sistemas Distribuídos; Redes de Computadores I e II; Inteligência Artificial; Sistemas de Comunicação; Teleinformática; Computação Gráfica; Processamento de Imagens Disciplinas comuns da PUCPR O núcleo temático de Formação Humanística do Indivíduo é formado por um conjunto de programas de aprendizagem comuns a todos os cursos da PUCPR, que desenvolvem os temas centrados em sua prática APP - 122

4 profissional, mas seguindo pressupostos norteadores da instituição, enquanto entidade educacional confessional. A Tabela 1 apresenta estes programas de aprendizagem. Tabela 1: Programas de Aprendizagem comuns aos cursos da PUCPR. Programa de Aprendizagem Carga Horária Período Processos do Conhecer Filosofia Cultura Religiosa Ética 36 2 o o o o. 3. PROGRAMAS DE APRENDIZAGEM Conforme a Ref. [5], o documento Diretrizes para o Ensino de Graduação (ref. [2]) contém os referenciais que embasam a elaboração dos Programas de Aprendizagem da PUCPR. Os Programas constituem propostas de desenvolvimento da ação docente, centradas na aprendizagem do aluno. Têm como pressupostos a visão do todo e a produção do conhecimento e visam ao desenvolvimento das aptidões, competências ou habilidades discentes, como objetos de trabalho para a construção de uma aprendizagem, significativa e necessária à formação do profissional de nível superior. Ainda segundo a Ref. [5], os Programas de Aprendizagem devem possuir identidade própria e, ao mesmo tempo, possibilitar a integração com outros Programas do mesmo período e de outros períodos do Curso. Nesse sentido, devem ser construídos a partir da discussão dos professores, com a preocupação de consolidar essa integração. Uma das questões centrais na elaboração dos Programas de Aprendizagem é o de "aptidões a serem desenvolvidas que exigem integração de temas de estudos oriundos de várias disciplinas" e não meramente a "justaposição ou amontoamento das mesmas em um programa de aprendizagem" Modelo para os Programas A Figura 2 ilustra o modelo genérico para especificação dos programas de aprendizagem, conforme Ref. [5]. Especial atenção surge da especificação inicial das aptidões, que conduzem a elaboração da lista de temas (sintaticamente reunidos na ementa) e, como indicação de condução do programa a especificação da metodologia e procedimentos de avaliação associados Aptidões As aptidões devem ser descritas para originar uma prática adequada com o futuro profissional do egresso, ou seja, as aptidões desenvolvidas nos programas devem estar condizentes com as aptidões gerais esperadas no curso. A descrição de aptidões deve ser realizada considerando às ações que o aluno deverá estar apto a realizar, com critério e profundidade busca-se expressar o conjunto de competências necessárias que o discente deve se apropriar para uma efetiva prática profissional. APP - 123

5 3.3. Ementa e temas de estudo A ementa é o conjunto resumido dos temas que são trabalhados pelos alunos. Os temas de estudo servem para detalhar o conhecimento pertinente ao Programa de Aprendizagem, constituindo, dessa forma, uma apresentação das informações ou conhecimentos existentes relativos às competências propostas (Ref. [5]). 1. IDENTIFICAÇÃO Campus: Centro: Curso: Habilitação: Programa de Aprendizagem (PA): Ano: Semestre: N.º de Créditos: Aulas Teóricas: Período: Carga Horária Total: Carga Horária Semanal: Aulas Práticas: Disciplina ou grupo de disciplinas que originou o PA: Professor responsável ou Professores responsáveis: 2. APTIDÕES/COMPETÊNCIAS/HABILIDADES 3. EMENTA 4. TEMAS DE ESTUDO 5. METODOLOGIA - Procedimentos do professor : - Atividades do aluno: - Recursos e materiais necessários : 6. PROCEDIMENTOS DE AVALIAÇÃO 7. BIBLIOGRAFIA BÁSICA Figura 2: Formulário padrão para os Programas de Aprendizagem Metodologia Compreende a descrição da metodologia a ser utilizada e as condições que o professor oferecerá ao aluno para a aprendizagem das aptidões. O que o professor proporá para facilitar a aprendizagem das aptidões selecionadas: aprendizagem por projetos, estudos de caso, seminários, leituras, discussões em grupo, exercícios teóricos, exercícios práticos, simulações, proposição de problemas e outros, compõe os Procedimentos do Professor. As Atividades dos Alunos são as ações que os alunos irão desenvolver, tendo em vista as características de cada aptidão proposta. Tais atividades (discutir, fazer exercícios, simular algo, ler, debater, etc.) serão meios de aprendizagem das aptidões propostas (Ref. [5]) Procedimentos de Avaliação Quanto aos Procedimentos de Avaliação, o professor deve indicar como será realizado o processo de avaliação da aprendizagem das aptidões, observando-se as normas sobre avaliação da aprendizagem contidas nas resoluções internas da universidade, aprovadas pelo Conselho Superior. APP - 124

6 A avaliação deve ser continuada e participativa não tratando somente do desempenho do aluno, mas do processo como um todo. As avaliações diagnósticas servirão para determinar novos rumos a serem tomados a partir dos resultados. Alguns instrumentos a serem utilizados são as provas escritas, trabalhos escritos, apresentação, argüições e outros meios adequados ao momento pedagógico (Ref. [5]) Exemplo de Programa de Aprendizagem: Técnicas de Programação I Para ilustrar uma disciplina reestruturada em Programa de Aprendizagem, do curso de Engenharia de Computação, 1 o. Semestre, do Núcleo Temático: Formação em Software (Técnica), será apresentado o exemplo de Técnicas de Programação I (Distribuição de carga horária total do programa: Teórica e Prática: 2 horas/semanais + Atividades de Laboratório: 2 horas/semanais, total de 72 horas 3 créditos). Exemplo discutido para aplicação nas demais engenharias por Kozak e Eberspächer em [6] e [7]. Após o trabalho de levantamento das aptidões relacionadas a esse programa, foi especificado o conjunto de aptidões apresentado na Fig. 3. Aptidões Identificar a necessidade de uma linguagem de programação. Diferenciar um programa fonte de um programa executável. Identificar os dados necessários para a resolução de um problema. Declarar os dados envolvidos na resolução do problema. Implementar expressões matemáticas e lógicas. Verificar o tipo do dado resultante da avaliação de uma expressão. Implementar programas que envolvam seleções e repetições de um processo. Implementar programas que utilizem estruturas de dados. Implementar programas de computadores. Depurar programas de computadores. Interpretar programas desenvolvidos por outras pessoas. Figura 3: Aptidões identificadas no Programa de Aprendizagem Técnicas de Programação I Para a concretização dessas aptidões foram determinados os temas apresentados na Fig. 4, que em conjunto resumido representam a ementa do programa. APP - 125

7 Temas Tipos de dados; Modificadores de tipos; Conceito de variável, identificadores e constantes; Operadores, expressões, precedência e associatividade de operadores; Declaração e manipulação de vetores e matrizes; Cadeias de caracteres (strings); Apontadores; Variáveis do tipo ponteiro; Relação entre ponteiros e vetores; Coerção de tipos; Funções de biblioteca padrão; Funções de entrada e saída; Funções matemáticas; Estruturas de controle, comandos: if, while, for, do-while e switch. Figura 4: Temas para Técnicas de Programação I APP - 126

8 De posse das aptidões e temas definidos, discutidos e relacionados ao programa, horizontal (paralelos) e verticalmente (subseqüentes), foram estabelecidos os elementos que compõem a metodologia a ser adotada, cuja postura do professor e dos alunos deve ser compatível com o paradigma da aprendizagem significativa, o que envolve a correta definição dos papeis dos docentes e discentes. A Fig. 5 apresenta resumidamente a metodologia do programa-exemplo. Metodologia Procedimentos do professor Cada semana é composta de duas aulas teóricas e duas aulas práticas. As aulas teóricas são expositivas, com resolução de exercícios práticos, individualmente ou em grupo. As aulas praticadas são de acompanhamento do desenvolvimento de projetos. Tais projetos são compostos de programas a serem implementados e podem durar de um a três encontros para serem concluídos. Atividades dos alunos Implementar programas individualmente ou em grupo. A implementação em grupo ocorre somente nas aulas teóricas; nas aulas práticas cada aluno trabalha sozinho em sua própria máquina. O objetivo das aulas teóricas é desenvolver o raciocínio lógico necessário à programação e construção de algoritmos. O objetivo das aulas práticas é desenvolver a habilidade técnica na linguagem C++. Recursos e materiais Quadro de giz, projetor multimídia e computador para as aulas teóricas. Laboratório com compilador C++ instalado para as aulas práticas. Figura 5: Metodologia de Técnicas de Programação I Para a avaliação deste programa, cada parcial (que compreende aproximadamente seis semanas letivas) foi dividida em de três atividades: (1) uma prova individual desenvolvida em sala de aula (com valor entre 60 e 70% da nota parcial); (2) um trabalho prático a ser desenvolvido fora da sala de aula e (3) acompanhamento dos exercícios feitos em sala e no laboratório de programação de computadores. O processo de avaliação, mais que um conjunto de provas e trabalhos com peso diferente, precisa traduzir na prática um acompanhamento constante do professor. A avaliação processual prevê uma antecipação e correção durante a aprendizagem e não apenas uma punição em nota quando é tarde demais, mas sim uma recuperação paralela e um processo contínuo de feedback para recondução das próximas atividades, para alcançar os objetivos inicialmente previstos, com a apropriação do conhecimento e correto posicionamento dos alunos. Neste ponto é fundamental que professores e alunos estejam conscientes das funções de cada um, ou seja, as regras do jogo precisam estar bem claras e assimiladas. Para tal adota-se, na maioria dos programas, uma estratégia de contrato didático, que celebra entre as partes os compromissos e objetivos de cada agente no Programa de Aprendizagem, e principalmente, torna público como o processo será conduzido, especificando as atividades de aprendizagem, os processos de avaliação, os conteúdos didáticos e demais informações relevantes do programa Projetos Integrados e Projeto Final Durante os 10 semestres do curso são estimulados os projetos cooperativos, que envolvam pesquisa e desenvolvimento em áreas multidisciplinares, como forma de sistematizar o conjunto de atividades práticas que devem favorecer o amadurecimento técnico-científico do aluno. Estes projetos acontecem vertical e horizontalmente. Os programas de aprendizagem de um mesmo período buscarão uma integração em um projeto com seus pares de período, partindo para a solidificação dos objetivos individuais de cada um mediante o estímulo ao desenvolvimento das aptidões identificadas como necessárias à APP - 127

9 concretização daquele projeto. De forma similar o resultado deste projeto servirá de base para o aprimoramento, e natural aumento de complexidade, que acontecerá no projeto do próximo período, que sucede verticalmente ao primeiro. A união dos resultados dos projetos, mais as aptidões específicas desenvolvidas nos diversos Programas de Aprendizagem é que solidificará o perfil do egresso, que esperasse, seja compatível com as aptidões gerais já citadas para o Engenheiro de Computação. De modo oficial, enquanto programa de aprendizagem identificado individualmente, o curso de Engenharia de Computação prevê, para a conclusão do curso, a elaboração de um projeto final, envolvendo núcleos temáticos relacionados. O objetivo desse programa é fazer uso das diversas competências já desenvolvidas na solução de um problema real, criando assim o espírito da engenharia em uma atmosfera real, porém controlada, permitindo o desenvolvimento de um produto segundo uma metodologia de projeto, passando-se a exigir do aluno uma postura mais próxima à que terá que desempenhar em breve. Esse projeto é realizado pelos alunos sob a orientação de professores do curso, que mantém entre si amplo processo de discussão e realimentação de idéias e sugestões para os programas anteriores. 4. CONSIDERAÇÕES FINAIS O estágio atual da aplicação do novo Projeto Pedagógico do curso de Engenharia de Computação permite a elaboração de algumas considerações, sob o prisma dos alunos, professores, diretores de cursos e universidade. A universidade, entre diversos outros ganhos de qualidade de processo e de produto, conseguiu: i) reafirmar seu compromisso de valores, que permeia todo o conjunto de colaboradores; ii) consolidar boa parte do seu plano estratégico no que tange às questões pedagógicas; iii) reestruturar os currículos e oferta de cursos segundo uma nova proposta geral; iv) reduzir a distância entre o discurso e a prática pedagógica; v) minimizar o impacto dos novos alunos com a vivência universitária; vi) criar um sentimento comum de valorização da atuação do docente como um mediador. Os diretores de cursos podem (e devem) atuar de forma mais próxima à realidade dos professores, pois a responsabilidade de articular os diversos programas e integrar as diversas competências exigem um acompanhamento e discussões constantes. Ao mesmo tempo a tarefa fica distribuída, pois a compreensão do projeto e sua execução são divididas entre todos, incluindo professores e alunos. Os professores precisam estar conscientes que a mudança não é tão rápida e fácil como gostariam. A adoção de uma prática que permita uma aprendizagem significativa, baseada na descoberta de conhecimentos, discussão coletiva, experimentação de tarefas práticas, desenvolvimento de projetos, pesquisas com produção própria etc., demandam constante planejamento e reestruturação, que só é possível com a aplicação de uma avaliação contínua e processual, com a familiaridade com seus alunos, atuando como um facilitador, não esquecendo a necessidade de troca de experiências e trabalhos conjuntos com os demais professores. Em resumo, um volume de trabalho brutal, que é recompensado pelo conseqüente aumento de motivação, satisfação e sucesso de seus alunos que, de fato, se sentem preparados. Os alunos são confrontados com uma nova realidade escolar, na qual são os elementos ativos, protagonistas de uma metodologia centrada na construção do conhecimento, precisando elaborar pessoalmente e de forma coletiva um conjunto de informações e experiências que os permita amadurecer e se apropriar de aptidões significativas para a realidade profissional. Esta posição de agente do saber, e não receptáculo de dados, não é ainda uma constante no cotidiano acadêmico, e exige do professor um tratamento cuidadoso e progressivo, principalmente nas turmas iniciais. Em linhas gerais, a elaboração de uma nova grade curricular a partir de pressupostos pedagógicos maiores, a adoção de uma nova sintaxe de estruturação de Programas de Aprendizagem, que exigiu a compreensão mais profunda do processo de ensino-aprendizagem alicerçado na construção do conhecimento, tem permitido, de fato, um repensar do ato pedagógico, o que, por si só, traz um grande número de benefícios. APP - 128

10 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] SESu/MEC Secretaria de Educação Superior. Diretrizes Curriculares para os Cursos de Graduação Superior. Disponível on-line em (consultado em junho/2001). [2] Diretrizes para o ensino de graduação: o projeto pedagógico da Pontifícia Universidade Católica do Paraná. Curitiba: Champagnat, [3] Departamento de Informática - PUCPR. Manual do curso de Engenharia de Computação. Curitiba: Editora Universitária Champagnat, [4] Comissão de Sistematização. Projeto Pedagógico do curso de Engenharia de Computação. Curitiba: 2001 (no prelo). [5] Comissão de Apoio à Sistematização do Projeto Pedagógico. Esclarecimentos para preencher o formulário de apresentação dos Programas de Aprendizagem. Disponível on-line em (consultado em junho/2001). [6] D. V. Kozak e H. F. Eberspächer. Uma Abordagem para o Ensino de Programação nas Engenharias em Anais do Congresso Brasileiro de Ensino de Engenharia (COBENGE), Ouro Preto, [7] D.V. Kozak e H. F. Eberspächer, "A Non-traditional Approach to Algorithms and Computer Programming Courses in Engineering Education", in Proceedings of the 2000 International Conference of Engineering and Computer Education (ICECE), São Paulo. APP - 129