UMA NOVA METODOLOGIA PARA O ENSINO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

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1 UMA NOVA METODOLOGIA PARA O ENSINO DE ENGENHARIA ELÉTRICA Ailson Pereira de Moura Universidade Federal do Ceará E mail: ailson@dee.ufc.br RESUMO A formação acadêmica em Engenharia Elétrica tem se caracterizado pela pequena visão de totalidade, ou pela não compreensão holística da profissão e da realidade. Apresenta-se, neste trabalho, uma nova metodologia para o ensino de Engenharia Elétrica. A proposta é baseada na interligação e interdependência entre todos os seres vivos e inanimados e entre todos os fenômenos do Universo. Esta nova metodologia, portanto, está relacionada com a interligação e interdependência de todos os assuntos e matérias dos diferentes campos do conhecimento humano. 1. INTRODUÇÃO Vive-se hoje num mundo globalmente interligado, no qual os fenômenos biológicos, psicológicos, sociais e ambientais são todos interdependentes. Precisa-se, pois, de um novo paradigma, uma nova visão de realidade, uma mudança fundamental em nossos pensamentos, percepções e valores. Um sinal impressionante de nosso tempo é o fato de que as pessoas, que se presume serem especialistas em vários campos, já não estarem capacitadas a lidar com os problemas urgentes que surgem em suas respectivas áreas de especialização. Como causas de sua confusão, ou renúncia, os intelectuais citaram a persistência de favelas, pobreza, criminalidade, novas circunstâncias, etc. Nenhum deles, entretanto, identificou o verdadeiro problema subjacente à nossa crise de idéias: o fato de a maioria dos intelectuais que constituem o mundo acadêmico subscrever percepções estreitas da realidade, as quais são inadequadas para enfrentar os principais problemas do nosso tempo. Esses problemas são sistêmicos, o que significa que estão intimamente interligados e são interdependentes. Não podem ser entendidos no âmbito da metodologia fragmentada que é característica de nossas disciplinas acadêmicas. Tal abordagem não resolverá nenhuma de nossas dificuldades, limitar-se-á a transferi-las de um lugar para o outro na complexa rede de relações sociais e ecológicas. Uma resolução só poderá ser implantada se a estrutura da própria teia for mudada, o que envolverá transformações sociais, em nossos valores e idéias [Capra, 1982]. Deve-se, pois, gradativamente reformular o perfil profissional do Engenheiro Eletricista a ser formado, e consequentemente os curriculuns de nossos cursos de Engenharia Elétrica. A filosofia a ser seguida, no horizonte futuro será a de que todas as disciplinas que hoje compõem separadamente as áreas técnicas, humanas e biomédicas são interligadas e interdependentes entre si. Isto é, existe uma interdependência entre as partes que compõem o todo e entre as partes com o todo. 1396

2 Na próxima seção é descrita a concepção cartesiana de Descartes e Newton para providenciar justificação para a nova metodologia proposta. A seção 3 descreve a filosofia de uma nova Engenharia Elétrica. A seção 4 relata propostas para um novo curriculum de um curso de Engenharia Elétrica com ênfase em eletrotécnica. Finalmente, a seção 5 conclui o artigo. 2. INFLUÊNCIA DA CONCEPÇÃO CARTESIANA NO PENSAMENTO DO MUNDO OCIDENTAL O antigo conceito da Terra como mãe nutriente desapareceu por completo quando a revolução científica tratou de substituir a concepção orgânica da natureza pela metáfora do mundo como máquina. Essa mudança, que viria a ser de suprema importância para o desenvolvimento subsequente da Engenharia Ocidental, foi iniciada e completada por duas figuras gigantescas do século XVII: Descartes e Newton. René Descartes é usualmente considerado o fundador da filosofia moderna. O gênio de Descartes era o de um matemático, e isso também se evidencia em sua filosofia. Para executar seu plano de construção de uma ciência natural complexa e exata, ele desenvolveu um novo método de raciocínio que apresentou em seu mais famoso livro, Discurso do Método. Embora essa obra tenha se tornado um dos grandes clássicos da filosofia, sua proposição original não era de ensinar filosofia, mas sim um novo método que servisse de introdução à ciência. O método de Descartes tinha por finalidade apontar o caminho para se chegar à verdade científica, como fica evidente no título completo do livro, Discurso do Método para Bem Conduzir a Razão e Procurar a Verdade nas Ciências. O ponto fundamental do método de Descartes é a dúvida. Ele duvida de tudo o que pode submeter à dúvida, todo o conhecimento tradicional, as impressões de seus sentidos e até o fato de ter um corpo, e chega a uma coisa de não poder duvidar, a existência de si mesmo como pensador. Assim chegou à sua famosa afirmação Cogito, ergo sum, Penso, logo existo. Daí deduziu Descartes que a essência da natureza humana reside no pensamento, e que todas as coisas que concebemos clara e distintamente são verdadeiras. À tal concepção clara e distinta, a concepção da mente pura e atenta, ele chamou de intuição, afirmando que não existem outros caminhos ao alcance do homem para o conhecimento certo da verdade, exceto a intuição evidente e a necessária dedução, e essas são as ferramentas que Descartes usa para sua tentativa de reconstrução do edifício do conhecimento sobre sólidos alicerces. O método de Descartes é analítico. Consiste em decompor pensamentos e problemas em suas partes componentes e em dispô-las em sua ordem lógica. Esse método analítico de raciocínio é provavelmente a maior contribuição de Descartes `a ciência. Tornou-se uma característica essencial do moderno pensamento científico e provou ser extremamente útil no desenvolvimento de teorias científicas e na concretização de complexos projetos tecnológicos. Foi o método de Descartes que tornou possível à NASA levar o homem `a lua. Por outro lado a excessiva ênfase dada ao método cartesiano levou à fragmentação do nosso pensamento em geral e das nossas disciplinas acadêmicas, e levou à atitude generalizada de reducionismo na ciência, à crença em que todos os aspectos dos fenômenos complexos podem ser compreendidos se reduzidos às suas partes constituintes. Descartes criou a estrutura conceitual para a ciência do século XVII, mas sua concepção da natureza como uma máquina perfeita, governada por leis matemáticas exatas, permaneceu como simples visão durante toda sua vida. Ele não pôde fazer mais do que esboçar as linhas gerais de sua teoria dos fenômenos naturais. O homem que deu realidade ao sonho cartesiano e 1397

3 completou a revolução científica foi Isaac Newton. Newton desenvolveu uma completa formulação matemática da concepção mecanicista da natureza e, portanto, realizou uma grandiosa síntese das obras de Copérnico e Kepler, Bacon, Galileu e Descartes. 3. FILOSOFIA DE UMA NOVA ENGENHARIA ELÉTRICA No final do século XIX, a mecânica newtoniana tinha perdido seu papel de teoria fundamental dos fenômenos naturais. Os conceitos de eletrodinâmica de Maxwell e da teoria de evolução de Darwin superavam claramente o modelo newtoniano e indicavam que o Universo era muitíssimo mais complexo do que Descartes e Newton haviam imaginado. O início da Física moderna foi marcado pela extraordinária proeza intelectual de um homem, Albert Einstein. Em dois artigos, ambos publicados em 1905, Einstein introduziu duas tendências revolucionárias no pensamento científico. Uma foi a teoria especial da relatividade; a outra, um novo modo de considerar a radiação eletromagnética, que se tornaria característico da teoria quântica, a teoria dos fenômenos atômicos. Uma análise cuidadosa do processo de observação na física atômica mostra que as partículas subatômicas carecem de significado como entidades isoladas e somente podem ser entendidas como interconexões, ou correlações entre vários processos de observação e medição. Como escreveu Niels Bohr, as partículas materiais isoladas são abstrações, e suas propriedades são definíveis e observáveis somente através de sua iteração com outros sistemas. Heisenberg assim se expressou: o mundo apresenta-se, pois, como um complicado tecido de eventos, no qual conexões de diferentes espécies se alternam, se sobrepõem ou se combinam, e desse modo determinam a contextura do todo. O Universo começa a se parecer mais com um grande pensamento do que com uma grande máquina. Assim, nossa maneira de fazer engenharia deve ser modificada gradativamente. Mostrou-se no item 2 como a concepção reducionista de Newton e Descartes influenciou e continua influenciando nossa maneira de fazer Engenharia. Todavia, a natureza dialética da natureza esteve e sempre estará presente. As descobertas da Física moderna transpareceram esta realidade e deve-se gradativamente adotar a Engenharia sistêmica. A nova visão de Engenharia, baseia-se na consciência do estado de inter-relação e interdependência de todos os fenômenos físicos, biológicos, psicológicos, sociais e culturais. Esta visão transcende as atuais fronteiras disciplinares e conceituais e será explorada no âmbito de novas instituições. E embora se possa continuar a usar a visão reducionista para resolver problemas, deve-se sempre lembrar, que a natureza do todo é sempre diferente da mera soma de suas partes. 4. PROPOSTAS PARA UM NOVO CURRICULUM DE ENGENHARIA ELÉTRICA Toma-se como exemplo o seguinte perfil profissional de um engenheiro eletricista atual, que é em linhas gerais adotado por todas as Universidades Brasileiras, onde o curso de engenharia elétrica é lecionado: O engenheiro eletricista, modalidade eletrotécnica, em termos de formação profissional geral, está habilitado à análise e síntese de circuitos elétricos, eletrônicos e magnéticos, e suas implementações em termos de materiais, equipamentos e sistemas. A sua formação profissional específica habilita-o a: - Dirigir, fiscalizar e controlar os serviços ligados à geração, transmissão, transformação, distribuição e utilização de energia elétrica, em seus aspectos técnicos e econômicos; - Projetar, planejar e operar usinas hidroelétricas e termoelétricas, linhas de transmissão, subestações, transformadores e redes de distribuição urbanas e rurais; 1398

4 - Projetar, montar e manter equipamentos e instalações elétricas industriais e residenciais, etc. Observando este perfil profissional, pode-se notar que as atribuições que o engenheiro deve executar, são fragmentadas, estritamente técnicas e robotizadas, gerando curriculuns com disciplinas separadas e consequentemente informando engenheiros com uma visão sem conteúdo de totalidade. Como uma conseqüência o problema também situa-se no âmbito da legislação. Se levarmos em conta a resolução 218, de 29 de junho de 1973, do Conselho Federal de Engenharia, Arquitetura e Agronomia, no seu artigo 1 que diz: para efeito de fiscalização do exercício profissional correspondente às diferentes modalidades da Engenharia, Arquitetura e Agronomia em nível superior, ficam designadas as seguintes atividades: Atividade 01 supervisão, coordenação e orientação técnica; Atividade 02 estudo, planejamento, projeto e especificação; Atividade 03 estudo de viabilidade técnico-econômica; Atividade 04 assistência, assessoria e consultoria; Atividade 05 direção de obra e serviço técnico; Atividade 06 vistoria, perícia, avaliação arbitramento, laudo e parecer técnico; Atividade 07 desempenho de cargo e função técnica; Atividade 08 ensino, pesquisa, análise, experimentação, ensaio e divulgação técnica, extensão; Atividade 09 elaboração de orçamento; Atividade 10 padronização, mensuração e controle de qualidade; Atividade 11 execução de obra e serviço técnico; Atividade 12 fiscalização de obra e serviço técnico; Atividade 13 produção técnica especializada; Atividade 14 condução de trabalho técnico; Atividade 15 condução de equipamento de instalação, montagem, operação, reparo ou manutenção; Atividade 16 execução de instalação, montagem ou reparo; Atividade 17 operação e manutenção de equipamentos e instalação; Atividade 18 execução de desenho técnico; E complementando, para o exemplo já citado, o artigo 8 diz: compete ao engenheiro eletricista ou ao engenheiro eletricista modalidade eletrotécnica: I o desempenho das atividades o1 a 18 do artigo 1 desta resolução referente à geração, transmissão, distribuição e utilização de energia elétrica; equipamentos, materiais e máquinas elétricas; sistemas de medição e controle elétricos; seus afins e correlatas. Vê-se, então, que todo o sistema é fortemente influenciado pelo reducionismo de Descartes e Newton, como já era esperado. Necessita-se redirecionar a formação dos engenheiros, não somente para o crescimento econômico e tecnológico, mas também, para o crescimento ecológico, social e o desenvolvimento interior deste, como pessoa humana. Começa-se, então, por acrescentar ao perfil profissional do engenheiro as características seguintes: - Possuir reflexão crítica e sistemática sobre os problemas filosóficos fundamentais; problemas do conhecimento, da realidade do ser e do valor do moral do agir humano; - Ter visão crítica da sociedade em que atua a fim de tentar, quando necessário, transformála enquanto profissional; - Ser capaz de elaborar estudo no que se relaciona `a preservação e melhoramento do meio ambiente; 1399

5 - Conhecer e compreender a realidade social, suas inter-relações conjunturais e estruturais, num processo histórico de transformações econômica, social, política e cultural. Este acréscimo de atribuições ao engenheiro aliada à filosofia de interdependência de fenômenos do Universo, permite a proposição de curriculuns compostos de áreas interligadas e não mais de disciplinas isoladas. As áreas interconectadas seriam as seguintes: Matemática; Humanística, Conhecimentos Técnicos Gerais e Conhecimentos Técnicos Específicos. A figura 1, a seguir, mostra a idéia das áreas interligadas. Figura 1 Áreas que compõem um novo curriculum, para um curso de Engenharia Elétrica. 1400

6 Ter-se-ia agora, horas/aulas estipuladas para cada área, como por exemplo: área de Matemática conteúdo total 1320 horas/aulas; área Humanística conteúdo total 720 horas/aulas; área de conhecimentos técnicos específicos conteúdo total 1350 horas/aulas; área de conhecimentos técnicos gerais conteúdo total 1320 horas/aulas. O exemplo seria apenas para a contemplação de um curso de Graduação e neste caso, o mesmo, teria seis anos de duração. O curso seria composto de três ciclos seguintes: ciclo 1 assuntos da área matemática e computação; ciclo 2 assuntos das áreas humanas e conhecimentos técnicos gerais; ciclo 3 assuntos da área de conhecimentos profissionais específicos. A seguir, estão relacionados sugestões de assuntos para um curso de Engenharia Elétrica, modalidade eletrotécnica, a nível de Graduação. Área Matemática Assuntos: Matemática e Computação Equações diferenciais; cálculo diferencial vetorial; séries e integrais de Fourier; variável complexa; álgebra linear; matemática computacional; probabilidade e estatística; álgebra boleana; técnicas de demonstração matemática; cálculo integral; cálculo diferencial; geometria analítica; programação estruturada; arquitetura de computadores, sistemas operacionais; processamento paralelo e distribuído; sistemas especialista; redes neurais; lógica fuzzy; história da Matemática. Os problemas da área de Matemática devem mesclar problemas puramente matemáticos, com situações que aparecem nas Ciências Físicas e na Engenharia: exemplo: situação de Engenharia (assunto séries e integrais de Fourier). Determinar a corrente de regime estacionário I(t) em um circuito RLC, onde R=100 ohms, L=10 henrys e C=10 (-2) farads, E(t) = 100t (π x π - t x t ) volts, quando -π< t < πe e E( t+2π )= E(t). Proceder como segue: desenvolver e(t) em série de Fourier; I(t) terá a forma de uma série trigonométrica. Determinar fórmulas gerais para os coeficientes desta série. Calcular os valores numéricos dos primeiros coeficientes. Fazer um gráfico da soma dos primeiros termos da série. A integração da área de Matemática com a área Humanística pode ser feita, através do assunto correspondente à história da matemática. Área Humanística Assuntos: Gerais Literatura avançada; Filosofia; História das ciências e tecnologia; Tecnologia e civilização; História das leis; estudos da música clássica e popular; História da arte; Psicologia; relações industriais; macro e micro economia; ecossistemas; estudos e projetos de conservação do meio ambiente; estudo de formas de governo. Área de Conhecimentos Técnicos Gerais Assuntos: Gerais Física; Química; fontes não convencionais de energia; controle de qualidade total; instrumentação; teoria de circuitos; eletromagnetismo; eletrônica digital; materiais elétricos; teoria da comunicação; controle clássico; controle moderno; conservação de energia; eletrônica de potência; máquinas elétricas; sistemas de baixa tensão. Área de Conhecimentos Técnicos Específicos Assuntos: específicos Medição de energia elétrica; sistemas de distribuição; planejamento de sistemas de distribuição; análise de sistemas de potência; transmissão de energia elétrica; proteção e controle de sistemas de energia elétrica; planejamento e operação de sistemas de energia elétrica e estabilidade de sistemas de potência. 1401

7 É preciso enfatizar, que os assuntos de cada área, ao serem ministrados, teriam que conter conteúdos de inter-relacionamento com os assuntos das outras áreas. A seguir, mostra-se um exemplo de interligação de matérias: assunto: circuitos elétricos correção do fator de potência: efeitos da correção do fator de potência: diminui a queda de tensão no sistema elétrico; diminui a energia total fornecida pela fonte; diminui a conta de energia do consumidor; diminui as perdas de energia do sistema. Para a implantação da correção do fator de potência, necessita-se de um investimento em bancos de capacitores e materiais. Interligação com assuntos diversos: 1) valor moral do agir humano: o engenheiro deve observar toda a operação de compra com notas fiscais e dar todas as informações técnicas de forma precisa e corretas; 2) realidade do ser: o engenheiro deve considerar e tratar de forma cortês os vendedores e os técnicos que vão fazer a instalação, considerando seu estado de espírito e a realidade social em que vivem; 3) preservação e melhoramento do meio ambiente: observar se a colocação do banco de capacitores não atenta contra o meio ambiente em termos de ocupação de espaço ambiental; 4) religião: considerar a religião das pessoas que vão executar o serviço. Por exemplo, entender uma recusa, de algum técnico, para executar a instalação do banco de capacitores no sábado; 5) arte: verificar se a instalação do banco segue as normas e se é feita de maneira organizada, se é bem colocado, deixando o ambiente limpo e agradável aos olhos; 6) história: o engenheiro pode pesquisar porque não foi realizado a correção antes, e que motivos atrasaram a instalação do banco; 7) economia: determinar a configuração de menor custo financeiro possível; 8) visão crítica da sociedade: saber o quanto o banco de capacitores pode diminuir o investimento feito na indústria ou companhia e que benefícios tem essa economia de recursos financeiros para os empregados e para a população; 9) Matemática: o engenheiro deve calcular de maneira correta o valor do banco e aproximar para o valor discreto mais próximo. A implementação de curriculuns com áreas interligadas exigirá dos professores grandes doses de criatividade, que serão necessárias para fazer o inter-relacionamento dos diversos assuntos. 5. CONCLUSÃO Foi apresentada uma proposta inovadora para elaboração de um novo curriculum de um curso de engenharia elétrica. A proposta baseia-se na concepção holística do Universo, com a interligação e interdependência de todos os fenômenos da complexa rede de transformações dinâmicas que fazem parte do TODO. 6. BIBLIOGRAFIA [1] CAPRA, Fritjof. O Ponto de Mutação. Editora Cultrix, Rio de Janeiro, [2] O Tao da Física: uma comparação entre a Física moderna e o misticismo oriental, Ed. Cultrix, Rio de Janeiro, [3] Sabedoria Incomum, Editora Cultrix, Rio de Janeiro,