Francisco Afonso Severino Regateiro,Instituto Superior Tecnico
Resumo
A pr´atica aqui reportada ocorreu em 2015/2016, no contexto da UC Investiga¸c˜ao Operacional do 1o semestre do 2o ano do Mestrado em Engenharia Civil da Universidade de Lisboa, e teve como prop´osito primordial conciliar
o desenvolvimento da competˆencia de programar numa linguagem de programa¸c˜ao com o desenvolvimento da competˆencia de desenvolver simula¸c˜oes. Comprovou-se que o tamanho e dificuldade do programa para modelar um problema t´ıpico de simula¸c˜ao ´e um desafio ajustado ao aproveitamento das competˆencias de programa¸c˜ao que um aluno deve possuir e praticar. Para al´em do programa permitir compreender e resolver o problema de simula¸c˜ao da forma mais competente.
1 Contexto
A simula¸c˜ao abarca um conjunto de t´ecnicas baseadas na utiliza¸c˜ao de um programa de computador com o ob- jectivo de replicar por este meio o funcionamento de um sistema produtivo humano ao longo de um per´ıodo de tempo determinado e para diferentes possibilidades de valor para uma ou mais vari´aveis de decis˜ao. Havendo, durante a execu¸c˜ao da simula¸c˜ao, lugar ao registo de valores das vari´aveis end´ogenas relevantes para a caracter- iza¸c˜ao do funcionamento do sistema modelado, poder-se-´a, no final da execu¸c˜ao, utilizar resultados estat´ısticos para sustentar decis˜oes de gest˜ao sobre o sistema modelado.
A pr´atica aqui reportada ocorreu em 2015/2016, no contexto da UC Investiga¸c˜ao Operacional do 1o semestre do
2o ano do Mestrado em Engenharia Civil do Instituto Superior T´ecnico (Universidade de Lisboa), e teve como prop´osito primordial reconciliar o desenvolvimento da competˆencia de programar numa linguagem de progra- ma¸c˜ao com o desenvolvimento da competˆencia de desenvolver simula¸c˜oes. Este prop´osito faz especial sentido e ´e particularmente f´acil de ser atingido numa escola como o Instituto Superior T´ecnico, em que o desenvolvi- mento da competˆencia de programa¸c˜ao inform´atica ´e inclu´ıda na forma¸c˜ao de 1o ciclo, sendo considerada b´asica e transversal.
Neste exerc´ıcio desenvolve-se um modelo discreto de incremento fixo (Rui Oliveira, 2016). Sendo a sua resolu¸c˜ao baseada no modelo geral representado pelo fluxograma da figura 1.
Figura 1: Fluxograma geral para modelos discretos de incremento fixo 2 Descri¸c˜ao da pr´atica pedag´ogica
Dependendo do tempo dispon´ıvel, a pr´atica a seguir descrita pode ser colocada perante os alunos desde (1) a dis- cuss˜ao do c´odigo j´a desenvolvido, permitindo-lhes rever conceitos de programa¸c˜ao e usar o programa (modificando- o ou n˜ao), at´e (2) propondo alguma tarefa de desenvolvimento de parte (ou totalidade) do c´odigo.
2.1 Objetivos e p´ublico-alvo
O objectivo deste trabalho foi tirar partido da sinergia entre simula¸c˜ao e programa¸c˜ao inform´atica. Foi desen- volvido no ˆambito da UC Investiga¸c˜ao Operacional, tendo em considera¸c˜ao a ocorrˆencia anterior da UC Com- puta¸c˜ao e Programa¸c˜ao, onde foi realizada a introdu¸c˜ao `a programa¸c˜ao com base em MATLAB.
2.2 Metodologia
Este trabalho pr´atico foi desenvolvido durante a resolu¸c˜ao de um problema pr´atico com os alunos, onde ap´os a an´alise de um enunciado proposto, foi necess´ario: (1) identificar os parˆametros e as vari´aveis end´ogenas, ex´ogenas (com car´acter aleat´orio), e de decis˜ao (apenas uma); (2) formular as rela¸c˜oes matem´aticas entre estes, incluindo uma fun¸c˜ao objectivo; (3) construir o modelo com base no fluxograma da figura 1; (4) executar o modelo; e (5) apresentar resultados recorrendo a gr´aficos.
Este trabalho propˆos o desenvolvimento de um modelo baseado em MATLAB, como alternativa ao desenvolvimento habitual (nesta UC espec´ıfica) baseado em EXCEL (sem recurso a VBA).
2.3 Avalia¸c˜ao
Ap´os a aplica¸c˜ao em sala de aula, a expectativa foi cumprida e superada sobre a vantagem de utilizar de uma linguagem de programa¸c˜ao. Tal como a simula¸c˜ao est´a para a Investiga¸c˜ao Operacional como uma op¸c˜ao de grande flexibilidade, assim a utiliza¸c˜ao de uma linguagem de programa¸c˜ao est´a para a simula¸c˜ao. Em compara¸c˜ao
com a utiliza¸c˜ao do EXCEL, foi poss´ıvel estudar com maior facilidade dura¸c˜oes de simula¸c˜ao representativas, avaliar diferentes intervalos para a vari´avel de decis˜ao, obter v´arios gr´aficos (utilizando um linha de c´odigo para cada um), e encontrar a solu¸c˜ao com maior precis˜ao do que antes.
3 Transferibilidade
Esta experiˆencia ´e apenas um exemplo entre v´arios que podem ser constru´ıdos para a interliga¸c˜ao e aproveitamento da sinergia entre o ensino da investiga¸c˜ao operacional e da programa¸c˜ao inform´atica. O c´odigo MATLAB deste trabalho pode ser obtido usando o email de contacto apresentado no cabe¸calho.
4 Conclus˜oes
A possibilidade de programar um modelo de simula¸c˜ao utilizando uma linguagem de programa¸c˜ao est´a ao alcance de alunos que tenham j´a adquirido alguma competˆencia em programa¸c˜ao. Neste trabalho propˆos-se aos alunos esta abordagem num problema de simula¸c˜ao de um modelo discreto de incremento fixo.
A flexibilidade de um modelo programado ´e obviamente a m´axima poss´ıvel. Comprovou-se que o tamanho e dificuldade do programa para modelar um problema t´ıpico de simula¸c˜ao ´e um desafio ajustado ao aproveita- mento das competˆencias de programa¸c˜ao que um aluno deve possuir e praticar. Para al´em do programa permitir compreender e resolver o problema de simula¸c˜ao da forma mais competente.
Com o que de relativo isso possa ter, as discuss˜oes com alguns alunos `a posteriori permitiram corroborar as nossas expectativas sobre a sua opini˜ao, mostrando-se unˆanimes sobre a maior adequa¸c˜ao de uma linguagem de programa¸c˜ao em compara¸c˜ao com a utiliza¸c˜ao de folhas de c´alculo.
5 Referˆencias
Oliveira, R. (2016) “Modelos de Simula¸c˜ao: sete quest˜oes fundamentais” em “A investiga¸c˜ao operacional em Por- tugal - Novos desafios, novas Ideias”, 978-989-8481-49-8, Editora IST Press.