USANDO AS TECNOLOGIAS DA WEB PARA O ENSINO DE SIMULAÇÃO

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1 USANDO AS TECNOLOGIAS DA WEB PARA O ENSINO DE SIMULAÇÃO Cláudio Guilhermão Tavares 1, Anna Cristina B. D. de Carvalho 2, Renato Vairo Belhot 3 Universidade de São Paulo 1 Campus Universitário - São Carlos São Carlos - SP Universidade de São Paulo 2 Campus Universitário - São Carlos São Carlos - SP Universidade de São Paulo 3 Campus Universitário - São Carlos São Carlos - SP RESUMO. A simulação sempre foi usada para os mais diversos propósitos, desde aplicações militares a empresariais. no seu início estava muito ligada a jogos estratégicos, e a seguir começou a trilhar seu próprio caminho com a ajuda do desenvolvimento de modelos matemáticos. Atualmente, é possível encontrar aplicações da simulação em fábricas, em negócios, na educação etc. Embora a simulação apresente-se nos mais variados campos da engenharia, seu uso continua muito restrito devido à sua pesada manipulação matemática e estatística, além de possuir muitos passos a serem seguidos. o objetivo desse artigo é apresentar um tutorial que auxilie o iniciante em simulação a compreender essa técnica poderosa de uma maneira agradável. Esse tutorial usa tecnologias da Web, uma vez a Internet está cada vez mais presente dia a dia. Palavras-chave: Simulação, Tutorial, Internet EDV - 120

2 1. INTRODUÇÃO A Internet tem apresentado um novo ritmo de trabalho no qual cliente e servidor estão sempre em contato. Além disso, há a busca ilimitada de informação e acesso ao conhecimento onde quer que ele é desenvolvido. A universidade também acompanhou esse ritmo desenvolvendo cursos de ensino a distância. Agora, a separação física entre professor e aluno é um problema que já está superado. A simulação é uma ferramenta de grande importância para o estudo e planejamento de sistemas produtivos, naturais, médicos, financeiros, econômicos etc. Contudo, ainda é uma ferramenta de difícil manipulação devido a sua grande complexidade conceitual e matemática. A proposta é usar as facilidades proporcionadas pela Internet para a divulgação e contextualização do conhecimento que envolve a simulação, tornando-a assim uma ferramenta mais difundida e mais conhecida. 2. UM POUCO SOBRE EDUCAÇÃO Jean Piaget afirma que o professor deve se familiarizar ao estudante e o conhecimento que traz consigo, e usá-lo como início para o estudo de novos conceitos. Naturalmente, ele rejeita a idéia do professor detentor de todo o conhecimento e único capaz de ensinar um determinado tópico, e do aluno como um reservatório vazio pronto para receber o conhecimento proveniente do professor. Assim, o aluno tem uma posição passiva enquanto o professor aparece como elemento ativo do processo de ensino-aprendizagem. Piaget diz que o aluno é o construtor de seu próprio conhecimento, tornando assim o professor um guia que ajuda o aluno a permanecer na direção correta, ou melhor, facilitador da aquisição do conhecimento. Dessa nova forma, o aluno adquire uma postura ativa dentro do processo de ensinoaprendizagem. Uma vez que o aluno assume a posição de condutor da construção de seu próprio conhecimento ele se torna mais interessado no assunto estudado e um pensador em potencial daquela matéria. Para se alcançar esse nível dentro processo ensino-aprendizagem, o professor precisa se tornar sensível aos diferentes estilos de aprendizagem de seus alunos, já que existem aqueles que aprendem facilmente apenas ouvindo o professor explicar o assunto (auditivos), ou aqueles que precisam copiar tudo que o professor escreve no quadro e diz, e aqueles alunos que apenas precisam de diagramas para compreender a lógica e funcionamento dos conteúdos (visuais). Uma ferramenta muito eficaz para se tentar atender todos os possíveis estilos de aprendizagem dentro de uma sala de aula é o ciclo de Kolb. A figura 1 ilustra o ciclo. Experiência Testes dos conceito em novas situações Observação & Reflexão Formação de conceitos abstratos e de generalizações EDV - 121

3 Figura 1: Ciclo de Kolb Segundo Carvalho [5] o indivíduo sujeito a uma experiência no mundo real experiência concreta analisa o que ocorreu e reflete sobre a ocorrência observação reflexiva visando concluir conceitos, que lhe permitam enfrentar situações semelhantes futuras com mais eficácia conceituação abstrata esses conceitos em forma de idéias serão transformados em ações, que serão testados em situações reais experimentação ativa e se demonstrarem adequadas e eficazes, passam a fazer parte do conhecimento do indivíduo. Em todos os tipos de modelo de aprendizagem pode-se verificar algumas coisas em comum, como: observa-se, associa-se os conhecimentos, adquire-se novos conhecimentos, aplica-se e vivencia-se novas experiências. A aprendizagem está completa quando os conhecimentos conseguem ser aplicados e de frente de novas experiências os aprendiz consegue identificar soluções a partir de experiências vividas. Dentro do ciclo de aprendizagem identificamos etapas fundamentais para que os conhecimentos possam ser consolidados, porém o indivíduo precisa passar por todas as fases do ciclo. Em cada etapa existem métodos corretos para aquisição do conhecimento. A tecnologia vem de encontro às necessidades de facilitar o aprendizado em cada uma das etapas do ciclo. Uma ferramenta poderosa de ensino para se alcançar quase todos os estilos de aprendizagem é o uso de sistemas multimídia, porque como o próprio nome diz permite o uso das mais diferentes mídias (desde um simples texto, até complexas animações representando batimentos cardíacos ou rotações de moléculas), além do fato de que duas ou mais mídias podem ser combinadas para se alcançar um efeito educacional mais apurado do que se pretende ensinar. A única limitação de um sistema multimídia é de hardware do laboratório que o está desenvolvendo. Os sistemas multimídia permitem ao usuário encontrar uma determinada informação no momento em que ela é necessária. Aqui, o conhecimento não se apresenta embalado e apresentado apenas de maneira linear bem definida como geralmente acontece dentro de sala de aula, pelo contrário, a informação pode ser disposta de maneira hierarquizada e livre. A figura 2 mostra o fluxo da informação durante uma aula; perceba que as setas apresentam apenas uma ponta, representando a unicidade do caminho a ser seguido. A figura 3 mostra o fluxo de informação que acontece quando se usa um sistema multimídia; agora as setas têm pontas duplas, ou seja, a informação pode circular, além disso, um conhecimento tem acesso a vários outros tipos de conhecimento. Figura 2: Apresentação Linear EDV - 122

4 Figura 3: Apresentação Hierárquica 3. SIMULAÇÃO Segundo Banks [1], simulação é a imitação de uma operação de um processo do mundo real estudada através do tempo. Ainda, a simulação gera um histórico artificial do sistema, e a partir da observação desse histórico é possível extrair inferências sobre o caráter operacional do sistema real. É uma ferramenta usada para responder a perguntas do tipo e se? sobre o sistema real. Assim, simulação é usada quando diferentes configurações do sistema podem ser vistas e estudadas através de um modelo (semântico, matemático ou computacional), e mais, a simulação permite a previsão de comportamentos do sistema, a mínimos custos. Por exemplo, a simulação permite a verificação de: mudanças de layout, retirada ou adição de nova máquina ao processo produtivo, etc. Claro está que a simulação é uma ferramenta indispensável, mas o grande problema enfrentado atualmente é como concretizá-la. E tal questionamento não assola apenas iniciantes, mas também pessoas com certa experiência, visto que cada problema de simulação é único, ou seja, cada novo caso representa um recomeço, a estruturação de um novo trabalho. O objetivo desse trabalho é apresentar conceitos básicos e introduzir o vocabulário relacionado à simulação. Para a realização desse trabalho foi feita inicialmente uma revisão bibliográfica sobre o assunto; sem deixar de fora aspectos caracterizados como pré-requisitos como os conceitos de sistema e modelos. A seguir, especial atenção foi dada aos passos da simulação, que nesse trabalho não foram apresentados na sua forma usual como encontrado na literatura do assunto, mas sim numa maneira mais genérica de modo que o usuário tenha uma percepção global do que a simulação é e suas aplicações. Vale lembrar que esse tutor tem como público alvo iniciantes em simulação, e não apenas usuários avançados. Assim, os passos da simulação apresentados são: definição do plano de ação (definição de objetivos, restrições e determinação das especificações da simulação); estudo e determinação do sistema (levantamento de questões relevantes sobre o sistema e posterior modelagem); construção do modelo (construção e implementação computacional do modelo e testes tanto do modelo quanto do software, mais conhecidos como validação e verificação); análise das saídas (verificar o quanto o sistema se aproxima ou se afasta do sistema real para possíveis futuras calibrações); registro dos resultados. EDV - 123

5 Nenhum rigor matemático foi apresentado, se isso fosse feito descaracterizaria o propósito desse trabalho. Isso representa material para outro tutorial. Inúmeras aplicações e exemplos são apresentados no tutorial: manufatura, aplicações médicas, pequenos negócios, restaurantes, bancos etc. Tópicos complementares foram incluídos: histórico da simulação; breve comentário sobre Teoria dos Jogos; softwares mais usados e disponíveis no mercado; paradigmas computacionais; vantagens e desvantagens da simulação; armadilhas envolvidas na simulação. 4. A INTERNET A Internet é o meio mais rápido e conveniente de transferência de dados e informação de todos os tempos, faltando apenas com a segurança e inviolabilidade das informações; representando até uma revolução nos modos de comportamento já que a existência de sala de conversação virtuais onde pessoas de todo o mundo podem se comunicar livre e abertamente sem qualquer tipo de censura e trocar informações sobre suas cultura e costumes, situações econômicas e políticas de seus países de origem. Há ainda a possibilidade de se fazer compras sem sair de casa apenas abrindo alguma das infindáveis páginas da Internet, nas quais grandes redes de lojas exibem catálogos de seus produtos, bastando para a efetuação da compra o número do cartão de crédito. Um outro serviço muito útil que a Internet oferece e que começa a ganhar vulto é o pagamento de contas (como telefone, água, boletos e bloquetos, parcelas etc) através de páginas que alguns bancos oferecem, evitando assim a formação desnecessária de filas e consequentemente perda de tempo, além de provocar uma mudança de mentalidade nos cliente no tangente a uma maior familiarização com sua agência e sua carteira de produtos. Diante de tantas facilidades, ou melhor, maior acesso à informação de maneira direta e mais clara, o homem começa a trazer para suas atividade diárias essa eficiência e velocidade de acontecimentos. Um novo paradigma da atualidade é a necessidade de apreensão de conhecimento de maneira rápida e sem necessidade de consultas extensas e, às vezes, sem sucesso a bibliotecas. Surge a idéa de ensino a distância. Nesse ensino a distância, o aluno (que pode realmente ser um aluno de qualquer escolaridade, ou um empresário, ou funcionários de uma fábrica, ou quem estiver interessado) entra na página na Internet e ali, toma contato com dados e informações nas mais diferentes formas (diferentes mídias) como textos, planilhas, gráficos, figuras, animações, o aluno potencial interage com os conteúdos propostos. Essa variedade de apresentações tem a finalidade de alcançar todas as maneiras de aprendizado, já que nem todas as pessoas têm a mesma forma e capacidade de apreender informações. Para a viabilização de todos esses processos apresentados a Internet tem alguns recursos muito práticos e usados largamente. Dentre uma grande variedade de ferramentas disponíveis na Internet (como correio eletrônico, troca de dados por FTP, listas de discussão entre outras), existe a Web ou WWW (World Wide Web) que é uma tecnologia baseada em hipertexto e recursos multimídia interativos com o usuário, e é o processo mais simples e rápido de busca de informações de todos, e onde se localizam as páginas de acesso de qualquer serviço. Atualmente, desde pequenas a grandes indústrias do mercado se utilizam desse recurso para mostrarem seus produtos e serviços, além de outros ramos da sociedade EDV - 124

6 como hospitais, escolas, prefeituras, polícia, e outros, inclusive jornais e revistas de grande circulação. 5. O TUTORIAL A montagem do tutorial foi feita baseando-se na metodologia de criação de softwares multimídia usada no Laboratório de Multimídia e Processamento Científico da Área de Engenharia de Produção da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC), Universidade de São Paulo (USP). A metodologia divide-se em duas partes: uma conceitual e outra operacional. A figura 4 ilustra as etapas para criação do sistemas multimídia. Planejamento Objetivo Determinação do conteúdo Caracterização do público alvo Escolha das mídias Coleta de dados Definição da abordagem comunicativa Navegabilidade Modularização do conteúdo Estratégia Pedagógica Interatividade Figura 4: Etapas para a Criação de um Sistema Multimídia 5.1 Parte Conceitual da Criação de Sistemas Multimídia Essa etapa inicial pode ser dividida em duas, chamadas de Planejamento e Análise. Durante o Planejamento a equipe deve se preocupar com questões estruturais como: Determinação conteúdo; Caracterização do público alvo; Escolha das mídias; Coleta de dados. Na determinação do conteúdo é preciso delimitar os assuntos relevantes para o desenvolvimento do sistema, como por exemplo conteúdos essenciais, complementares e acessórios. É nesse momento que se determina o grau de interdisciplinaridade que o sistema deva proporcionar. A caracterização do público alvo deve ficar muito clara para que não se perca o objetivo final do trabalho. O público pode ser definido como um universo fechado como por exemplo, alunos do curso EDV - 125

7 de engenharia elétrica; ou pode ainda ser estimado como por exemplo, 80% dos usuários do sistemas serão alunos dos cursos de engenharia de mecânica e produção mecânica, e 20% por alunos de outras engenharias. A determinação clara do público é essencial para a apresentação de conceitos e adequação de vocabulário. A escolha das mídias obedece a critérios de restrição de hardware do laboratório responsável pelo sistema. Equipamentos como câmera digital, scanner, microfones, filmadoras entre outros devem estar presentes; caso o laboratório não disponha desses equipamentos, um trabalho terceirizado pode ser requerido. Há ainda restrições de software para edição de imagens, sons e vídeos, além da criação de animações. A etapa de coleta de dados se refere àqueles trabalhos que envolvem entrevistas, ou realização de questionários. Aqui é preciso definir quais as pessoas relevantes a serem entrevistadas, quais as perguntas (claras e objetivas) a serem feitas e quanto tempo a entrevista deve durar (uma vez que há a limitação de memória do hardware e diminuição da velocidade de transmissão quando ha grandes quantidades de dados via Internet) A fase de Análise se presta ao refino e preparação dos itens trabalhados na etapa de Planejamento. A Análise pode ser compreendida como: Abordagem comunicativa; Estratégia pedagógica; Navegabilidade; Interatividade. A abordagem comunicativa determina como o sistema multimídia se apresentará ao usuário e como ele o instruirá a navegar ao longo de seus conteúdos. Isso pode ser feito através de uma barra de menu que sempre fica aparente mostrando a estrutura principal do sistema. Ou opção de criação de um personagem fictício que acompanhar o usuário sempre identificando os elementos do sistema. A estratégia pedagógica está diretamente relacionada à determinação do público alvo. Se o público já tem uma certa familiaridade com o computador a estratégia pode ser Construtivista, com grandes liberdades de navegação; caso o público não esteja familiarizado com o computador, uma estratégia interessante seria a Comportamentalista, ou seja, telas que tenham um caráter de açãoreação: um sistema que sempre responde de maneira clara para que o usuário não se sinta perdido. Aqui volta-se novamente ao item anterior: é preciso uma abordagem comunicativa especial. A navegabilidade depende diretamente da estratégia pedagógica. Alto grau de navegabilidade significa forte inter-relacionamento dos assuntos e diversas possibilidades de navegação. A interatividade é função das mídias e do conteúdo. O sistema pode simplesmente apresentar dados, servindo basicamente como um livro digital, ou por outro lado, o sistema pode propor ao usuário que tome atitudes como resolução de exercícios através de múltipla escolha (ou até,mesmo estudo de caso) ou montagem de cenários utilizando-se recursos de animação. 5.2 Parte Operacional da Criação de um Sistema Multimídia Essa é a etapa de confecção do software, cabendo à equipe a determinação do software que irá gerenciar todas as mídias. Além disso é necessária a construção de todos os storyboards dos sistema. Um storyboard é o desenho de cada tela e o detalhamento de seus elementos. E por fim, as mídias devem ser produzidas, isto é, os desenhos devem ser elaborados, as gravações e filmagens devem ser realizados, além da digitação de textos e criação das animações. Parte-se finalmente para a implementação e a seguir a série de testes que se dividem em: EDV - 126

8 Testes internos: realizados pela própria equipe e pessoas familiarizadas com o assunto estudado; Testes externos: realizados por pessoas que não tiveram qualquer contato com a elaboração do projeto a fim de opinarem sobre a estrutura lógica do sistema. A seguir cria-se o protótipo que é apenas uma amostra da qual os usuários finais terão acesso para avaliar sua relevância e aplicabilidade. O tutorial apresentado nesse artigo está em fase de testes internos. Os softwares utilizados para a construção da interface para a Web foram DreamWeaver e Flash, ambos da empresa Macromedia. O DreamWeaver se presta para construção rápida e eficiente de arquivos HTML com a facilidade de construção de applets (pequenos aplicativos utilizando-se a linguagem Java), é um software simples sem quadros ou qualquer outra interface pronta, ideal para se construir páginas desde o início. O software Flash foi escolhido porque permite a criação e edição de animações para Web de maneira muito direta. Ambos os softwares exigem do projetista certa habilidade na montagem de seus arquivos, ao contrário do que ocorre com softwares comerciais que apresentam a mesma função, embora com bem menos flexibilidade e liberdade ao projetista. 6. REFERENCIAS [1] Banks, J. Introduction to Simulation, Winter Simulation Conference, [2] Blandin, B. Open learning: beyond the institutional approach, European Journal of Engieering Education, 1995 [3] Belhot, R. V., A informática no ensino. XXIII Congresso Brasileiro de Ensino de Engenharia, Recife - PE, Anais, p , [4] Belhot, R. V. Repensando o ensino em Engenharia, XXIV Congresso Brasileiro de ensino em Engenharia, Manaus - AM, [5] Carvalho, A. C. B. D., Porto, A. J. V., Belhot, R. V. Aprendizagem significativa no ensino de Engenharia. XXVII Congresso Brasileiro de Ensino em Engenharia, Natal - RN, [6] Hannon, B., Ruth, M. Dynamic Modeling, Springer -Verlar New York, [7] Harrel, C., Turmay, K. Simulation Made Easy: a manager's guide. EMP Groups, [8] Law, A. M., Kelton, W. D. Introduction to Simulation. McGraw-Hill, Inc, [9] Lima, R. V. e Belhot, R. V., Avaliação da multimídia em sistema de treinamento para o MRPII. XVI Encontro Nacional de Engenharia de Produção, Piracicaba - SP, Anais, em CD-ROM, [10] Martins, J. P. Didática Geral: fundamentos, planejamento, metodologia, avaliação, 2ª ed., São Paulo: Atlas, EDV - 127

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