Experimenta¸c˜ oes metodol´ ogicas de ensino

Por experimenta¸c˜oes metodol´ogicas de ensino entendem-se aqui todos os esfor¸cos que tˆem sido feitos no sentido de melhorar o processo de ensino e aprendizagem atuando na forma de trabalhar os conte´udos em sala de aula com os alunos. S˜ao procedimentos de ensino que visam a uma maior aprendizagem do aluno. Uma forte tendˆencia percebida na atualidade ´e o uso dos recursos da tecnologia e da inform´atica como aliado ao ensino presencial. O uso do computador tem sido a base de muitas propostas de melhoria do processo de ensino e aprendizagem em cursos de engenharia. Al´em do uso da tecnologia, percebem-se tamb´em tentativas de implementa¸c˜ao de modelos pedag´ogicos.

Muitos dos experimentos tˆem sido propostos visando ao desenvolvimento de algu- mas disciplinas em especial, como por exemplo, disciplinas relacionadas `a matem´atica (principalmente os c´alculos) e disciplinas de laborat´orio. A seguir, uma apresenta¸c˜ao dos experimentos metodol´ogicos encontrados na literatura, em suas devidas categorias. 2.4.1.1 Utiliza¸c˜ao de softwares dispon´ıveis no mercado

Alguns autores tˆem estudado e proposto formas de ensinar determinado conte´udo com o aux´ılio de softwares educacionais j´a existentes no mercado, como por exemplo o Maple (Dandolini et al., 2004; Filho et al., 2004), o Num´erico e o MatLab (Filho et al., 2004). 2.4.1.2 Cria¸c˜ao/implementa¸c˜ao de softwares espec´ıficos

Outros autores tˆem preferido implementar seu pr´oprio software educativo, de modo a atender de maneira mais espec´ıfica as necessidades de suas turmas. S˜ao programas que al´em de contemplarem os conte´udos das disciplinas para cujo ensino s˜ao criados, tˆem o objetivo de tornar o estudo mais agrad´avel e de desenvolver nos alunos outras habilidades, tais como a criatividade, a autonomia e a capacidade de aprender a aprender. Tais prot´otipos educacionais s˜ao normalmente desenvolvidos segundo alguma teoria de aprendizagem, como por exemplo, a aprendizagem significativa (Silva et al., 2004b; Barros and Meloni, 2005), a aprendizagem baseada em problemas (Concei¸c˜ao et al., 2004) e a abordagem construtivista e s´ocio-interacionista (Soares et al., 2005).

Em seu trabalho de doutoramento, Pereira (2005) prop˜oe a utiliza¸c˜ao de um con- junto de alternativas pedag´ogicas para a adequa¸c˜ao do processo de ensino e aprendizagem em Engenharia ao contexto de r´apidas e constantes inova¸c˜oes observado na realidade at- ual. Tais inova¸c˜oes exigem uma redefini¸c˜ao do perfil do engenheiro. Todavia, segundo a autora, existe uma dificuldade em aumentar o tempo dedicado `as disciplinas para incor- porar novos conte´udos, visando `a essa redefini¸c˜ao do perfil profissional do aluno. Assim, ela prop˜oe uma abordagem na qual novos conte´udos s˜ao trabalhados, sem comprometer o conte´udo program´atico tradicional. A id´eia ´e complementar o ensino tradicional com

um ambiente virtual de aprendizagem. Para isso, a autora criou alternativas pedag´ogicas que s˜ao fundamentadas no construtivismo e nos diferentes estilos de aprendizagem e que utilizam recursos da hiperm´ıdia. Tais alternativas consistem em: implementa¸c˜ao do con- te´udo do curso em CD, ambiente desenvolvido na internet, trabalho em grupo e pesquisa. As alternativas propostas foram testadas em uma turma do terceiro ano do curso de En- genharia Civil, da disciplina Planejamento de Transportes. Os resultados obtidos indicam que as alternativas propostas contribu´ıram significativamente para aprimorar o processo de ensino e aprendizagem, inclusive incorporando novos conte´udos, mesmo diante de uma grade curricular r´ıgida.

Outros trabalhos podem ser encontrados na literatura, seguindo a mesma inten¸c˜ao do trabalho de Pereira (2005): a proposta de procedimentos pedag´ogicos que utilizam recursos computacionais (implementa¸c˜ao de aplicativos, prot´otipos, internet, etc.) funda- mentados em alguma teoria de aprendizagem, como forma de se melhorar o processo de ensino e aprendizagem de uma disciplina espec´ıfica dos cursos de engenharia. ´E o caso, por exemplo, dos trabalhos de doutoramento dos seguintes pesquisadores: Silva (2001), Trindade (2002) e Valente (2003).

Em um outro trabalho de doutoramento (Martins, 2002), a autora se propˆos a re- sponder `as seguintes perguntas:

1. Como criar situa¸c˜ao de motiva¸c˜ao para que ocorra a aprendizagem a partir de prob- lem´aticas advindas da realidade do aluno, buscando aumentar um pensar cr´ıtico e habilidades atrav´es do “aprender fazendo”?

2. De que forma os recursos computacionais podem ter o aluno como centro da apren- dizagem, contribuindo de maneira efetiva para motivar e incentivar o aluno em seu estudo?

3. ´E poss´ıvel criar um ambiente virtual baseado em situa¸c˜ao-problema que promova efetivamente a aprendizagem do aluno?

A tentativa de responder a tais perguntas resultou na proposi¸c˜ao de um modelo de estrat´egia metodol´ogica de ensino e aprendizagem baseada na teoria da aprendizagem baseada em problemas (PBL), aplicada em ambiente virtual de aprendizagem, com a finalidade de promover motiva¸c˜ao, interesse, autonomia e auto-aprendizagem do aluno. A proposta de implementa¸c˜ao do ambiente virtual de aprendizagem baseado em PBL foi implementada em duas situa¸c˜oes. A primeira, na disciplina de Teorias Contemporˆaneas de Aprendizagem Aplicadas `a Tecnologia, que foi oferecida utilizando-se a videoconferˆencia para cursos de mestrado na modalidade semipresencial, cuja ´area de concentra¸c˜ao ´e M´ıdia e Conhecimento, com enfoque em Educa¸c˜ao e Inform´atica. A segunda situa¸c˜ao foi o curso Programa Educacional de Resistˆencias `as Drogas (PROERD), ministrado pela Pol´ıcia Militar de Santa Catarina, em Florian´opolis, para crian¸cas das turmas de quarta s´erie do

ensino fundamental. Nas duas situa¸c˜oes foi sugerida a caracter´ıstica pr´atica do modelo proposto.

Amorim (2005) traz questionamentos sobre aplicativos e metodologias que podem ser ´

uteis quando se pensa em educa¸c˜ao em engenharia apoiada pela internet. Em seu tra- balho, ele buscou respostas para a seguinte pergunta: “Quais as possibilidades pedag´ogicas e computacionais de um aplicativo de autoria na elabora¸c˜ao de mapas conceituais e hiper- textos para a Educa¸c˜ao em Engenharia?” A resposta a essa pergunta culminou com o desenvolvimento de um aplicativo de autoria de m´odulos educacionais em hipertexto via utiliza¸c˜ao de mapas conceituais chamado COMA (Conceitos e Mapas). Esse aplicativo permite n˜ao apenas o trabalho com mapas conceituais, mas tamb´em a confec¸c˜ao de p´agi- nas HTML (hipertexto) que podem ser ´uteis no processo de autoria de sites, tutoriais, trabalhos escolares, aulas virtuais ou at´e mesmo a simples indexa¸c˜ao de arquivos de v´arios formatos sobre um determinado tema. O aplicativo COMA tem uma esperada facilidade de uso, distribui¸c˜ao gratuita e interface multiling¨ue (portuguˆes, inglˆes e espanhol).

Al´em destes, muitos s˜ao os trabalhos que discutem a usabilidade de ambientes virtu- ais incorporados `as atividades de ensino presencial (Gama and Scheer, 2004; Costa and Franco, 2005) ou apresentam algum tipo de experimenta¸c˜ao metodol´ogica que se utilize dos recursos computacionais no ensino de Engenharia, como por exemplo: a utiliza¸c˜ao de objetos de aprendizagem (Stump and Mustaro, 2005), ambientes de simula¸c˜ao (Ueno and Chwif, 2005), o uso de recursos multim´ıdia (Pereira et al., 2005), o uso de sistemas tu- tores inteligentes (Navarro and Omar, 2005), o desenvolvimento de rotinas computacionais (pelos alunos) para a solu¸c˜ao de problemas (Modler and Krug, 2005).

2.4.1.3 O uso de Jogos

Uma outra alternativa encontrada para melhorar o processo de ensino e aprendiza- gem ´e apresentada em Soares and Scalco (2005): a introdu¸c˜ao de componentes l´udicos na an´alise e solu¸c˜ao de problemas cl´assicos do curr´ıculo de engenharia. Por meio de projetos interdisciplinares, os alunos foram desafiados a desenvolver programas de computador que simulassem situa¸c˜oes espec´ıficas de seus estudos. A proposta foi que os alunos utilizassem de maneira l´udica os recursos da computa¸c˜ao para simularem, por meio de jogos, fenˆo- menos estudados em outras disciplinas, tais como Geometria, C´alculo, F´ısica, Qu´ımica,

´

Algebra Linear, entre outras.

Vallim (2000) trata o problema da falta de integra¸c˜ao entre os conhecimentos adquiri- dos na forma¸c˜ao acadˆemica e os exigidos pela pr´atica profissional com a proposta de im- plementa¸c˜ao da disciplina de Introdu¸c˜ao `a Engenharia de Controle e Automa¸c˜ao (neste mesmo curso, na UFSC), e da utiliza¸c˜ao de um conjunto de experimentos metodol´ogicos apropriados nessa disciplina. A metodologia de ensino proposta se baseia nos princ´ıpios das teorias interacionistas (representadas principalmente pelas teorias construtivistas e s´ocio-interacionistas) e consiste nos seguintes procedimentos. A disciplina foi dividida em

trˆes blocos tem´aticos: 1) bloco de contextualiza¸c˜ao `a vida acadˆemica, 2) bloco de contex- tualiza¸c˜ao ao mundo real da engenharia, 3) bloco de atividades pr´aticas. Em cada bloco, n atividades s˜ao desenvolvidas, de acordo com os assuntos espec´ıficos que devem ser tra- balhados. Em cada atividade s˜ao propostos problemas visando `a constru¸c˜ao coletiva do conhecimento. Os alunos trabalham em grupos para resolvˆe-los. A solu¸c˜ao encontrada ´e apresentada por um aluno do grupo, sorteado para esse fim. Todas as atividades pr´aticas s˜ao desenvolvidas em quatro fases: 1) explora¸c˜ao do tema (tem por finalidade contextu- alizar o assunto); 2) desafio (tem o objetivo de captar as concep¸c˜oes pr´e-existentes dos alunos sobre o problema proposto); 3) solu¸c˜ao do desafio (o objetivo ´e ativar o pensamento criativo e cr´ıtico dos alunos, e que os mesmos construam a solu¸c˜ao do problema proposto) e 4) reelabora¸c˜ao do conhecimento (´e feita uma reflex˜ao coletiva sobre a atividade, buscando ressaltar os aspectos conceituais envolvidos). Como ferramenta para o desenvolvimento das atividades pr´aticas, adotou-se o kit MINDSTORMS ROBOTICS INVENTION SYS- TEM, da LEGO (empresa dinamarquesa fabricante de blocos de montagem). Segundo o autor, essa ferramenta ´e adequada para os alunos projetarem e implementarem suas id´eias, e tamb´em para o desenvolvimento dos conceitos selecionados para a disciplina, al´em de ser flex´ıvel, f´acil de usar, ter baixo custo e robustez, avan¸cada concep¸c˜ao tec- nol´ogica, arquitetura de software aberta e grande apelo l´udico. Os resultados obtidos com a implementa¸c˜ao da metodologia foram considerados satisfat´orios e a metodologia mostrou-se promissora para desenvolvimentos futuros.

2.4.1.4 Cria¸c˜ao de sala ambiente

A experiˆencia descrita em Franchi and J´unior (2004) enfoca a melhoria do processo de ensino e aprendizagem a partir de uma mudan¸ca no ambiente de sala de aula. O novo ambiente, denominado sala ambiente foi desenvolvido para receber grupos de estudantes e possibilitar o uso de recursos computacionais em aulas te´oricas. Basicamente, as salas ambientes s˜ao formadas por mesas que abrigam at´e 4 alunos, com um computador em cada mesa, de modo que os alunos possam interagir e trabalhar em conjunto durante a aula. A sala possui tamb´em uma lousa, uma tela de proje¸c˜ao, e uma mesa com computador para uso do professor.

2.4.1.5 Feira de ciˆencias

Em Germano et al. (2004) ´e descrita a experiˆencia da cria¸c˜ao da Feira de Ciˆencias do Instituto Tecnol´ogico da Aeron´autica - ITA. O principal objetivo desse projeto ´e oportu- nizar aos alunos do ensino fundamental do curso de engenharia do ITA um momento para discutir e expor id´eias, apresentar projetos, sistematizar e ampliar seus conhecimentos, iniciando-os na pesquisa cient´ıfica.

2.4.1.6 Implementa¸c˜ao de modelos pedag´ogicos

Nesta se¸c˜ao ser˜ao apresentados, de maneira sucinta, alguns procedimentos did´ati- cos/pedag´ogicos divulgados na literatura.

Junior and Carqueja (2004) relatam a experiˆencia de utiliza¸c˜ao de um procedimento did´atico utilizado na disciplina de Mecˆanica dos S´olidos I, do curso de Engenharia Civil da Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC. Basicamente, o procedimento did´atico ´

e constitu´ıdo das seguintes etapas: 1) continuidade do conte´udo: aplica¸c˜ao de exerc´ıcios para uma melhor fixa¸c˜ao do conte´udo; 2) modo de aplica¸c˜ao dos exerc´ıcios: a resolu¸c˜ao dos exerc´ıcios propostos em aula pelos alunos, no quadro-negro; 3) elogio aos alunos pelo m´erito alcan¸cado, a fim de estimular seu empenho nos estudos; 4) aplica¸c˜ao pr´atica das teorias: correla¸c˜ao entre a teoria ensinada e a sua aplica¸c˜ao pr´atica ou profissional.

Um modelo pedag´ogico fundamentado nos princ´ıpios da abordagem construtivista e da aprendizagem baseada em problemas ´e apresentado em Oliveira (2005). O modelo est´a sendo experimentado nas disciplinas de Introdu¸c˜ao `a Computa¸c˜ao e C´alculo Num´erico de cursos de engenharia do ITA. As etapas do modelo pedag´ogico definido s˜ao: 1) ativa¸c˜ao; 2) demonstra¸c˜ao; 3) aplica¸c˜ao; 4) integra¸c˜ao. Na etapa de ativa¸c˜ao a experiˆencia pr´evia relevante ou os modelos mentais apropriados para o novo conhecimento s˜ao ativados. Na etapa de demonstra¸c˜ao, a aprendizagem ´e promovida ao se demonstrar os conte´udos que devem ser aprendidos, e n˜ao apenas apresentar as informa¸c˜oes referentes aos mesmos. Mapas conceituais s˜ao usados nessa etapa. Na etapa seguinte, a de aplica¸c˜ao, os alunos usam seus conhecimentos ou habilidades adquiridas para solucionar problemas. A etapa de integra¸c˜ao se fundamenta na id´eia de que a aprendizagem ´e promovida quando os alunos podem refletir, discutir e defender seu conhecimento ou habilidade. A integra¸c˜ao ocorre em 2 dimens˜oes distintas: 1) refere-se `a integra¸c˜ao da tem´atica abordada numa determinada unidade (os alunos mostram como o conte´udo aprendido foi empregado na solu¸c˜ao dos problemas propostos); 2) refere-se `as etapas da solu¸c˜ao dos problemas n˜ao estruturados, trabalhados ao longo do semestre (os alunos apresentam todas as etapas dos trabalhos elaborados durante o semestre).

Simon et al. (2004) fazem uma an´alise cr´ıtica do processo de ensino e aprendizagem em engenharia, apontam diversos problemas e apresentam um exemplo de mudan¸cas na metodologia de ensino para as disciplinas experimentais. O principal objetivo das mu- dan¸cas sugeridas ´e a forma¸c˜ao de um engenheiro mais cr´ıtico e mais habilitado a enfrentar novos desafios. Basicamente, as mudan¸cas consistem em criar um ambiente de investi- ga¸c˜ao, onde os experimentos devem ser iniciados por um questionamento que permita fazer os estudantes pensarem sobre o que ´e que se quer ensinar, sobre os fenˆomenos en- volvidos e sobre as formas alternativas de se fazer a mesma coisa. Os alunos trabalham em equipe, discutindo e debatendo os questionamentos propostos primeiramente na sua equipe e depois com toda a classe. No final do procedimento, um relat´orio deve ser apre- sentado por cada equipe. Um trabalho similar a este, ou seja, uma metodologia tamb´em

voltada para as aulas de laborat´orio, ´e apresentada em (Bastos et al., 2004).

J´a Pinheiro and Burini (2004) abordam em seu trabalho o ensino por competˆencias, um modelo educacional construtivista j´a adotado, segundo os autores, pela Secretaria do Ensino M´edio e Tecnol´ogico do Minist´erio da Educa¸c˜ao do Brasil nos cursos t´ecnicos de n´ıvel m´edio e superiores de tecnologia. O modelo educacional por competˆencias desloca o foco do processo educacional do ensino para a aprendizagem, est´a centralizado no aluno, e tem como objetivo permitir que o mesmo aprenda a aprender. Nesse modelo, o importante n˜ao ´e a quantidade de f´ormulas e conceitos que um aluno aprende, mas sua capacidade de usar o conhecimento adquirido e, principalmente, de continuar aprendendo. Assim, as competˆencias que um curso deve desenvolver ao ensinar conte´udos curriculares passam a ser cada vez mais importantes do que os conte´udos em si mesmos. O curr´ıculo por competˆencias tem como princ´ıpios pedag´ogicos a problematiza¸c˜ao, interdisciplinaridade, a contextualiza¸c˜ao e a flexibilidade.

Uma outra tendˆencia percebida na literatura ´e a de se utilizar procedimentos pedag´ogi- cos que possam atender aos estilos de aprendizagem dos alunos com os quais se trabalha. Em (Belhot et al., 2005), s˜ao discutidos os benef´ıcios do conhecimento dos estilos de aprendizagem no ensino de engenharia de produ¸c˜ao. Os autores sugerem que os docentes utilizem em suas pr´aticas pedag´ogicas atividades alternativas que favore¸cam a aprendiza- gem ativa, com jogos e simula¸c˜oes, e a aprendizagem colaborativa, por meio do trabalho em equipe. Os autores sugerem tamb´em a diversifica¸c˜ao das atividades dentro de sala de aula, com o objetivo de atingir os diferentes estilos de aprendizagem e provocar uma maior intera¸c˜ao entre professor e alunos e entre os pr´oprios alunos. Um outro trabalho que discute a melhoria do processo de ensino e aprendizagem a partir da aplica¸c˜ao dos estilos de aprendizagem dos alunos pode ser encontrado em (Trevelin and Pereira, 2005). Em Timm et al. (2005) apresenta-se como estrat´egia pedag´ogica a elabora¸c˜ao de pro- jetos. Os autores consideram que elaborar projetos ´e uma estrat´egia pedag´ogica eficiente porque envolve as mesmas habilidades cognitivas e as mesmas estrat´egias de resolu¸c˜ao de problemas do trabalho pr´atico do engenheiro. Segundo eles, os projetos s˜ao estruturadores da cogni¸c˜ao do engenheiro, pois fazem parte da sua atividade profissional e concentram, de forma integrada, v´arios problemas cuja natureza faz parte do universo profissional da Engenharia: s˜ao complexos, multidisciplinares, precisam ser equacionados por modelos f´ısicos e matem´aticos, envolvem racioc´ınio cient´ıfico, precisam levar em conta a incerteza e geram solu¸c˜oes m´ultiplas, cuja escolha depende de simula¸c˜oes e tomada de decis˜ao com base em m´ultiplas vari´aveis. Em (Gebran, 2002) a elabora¸c˜ao de projetos foi aplicada a t´ıtulo de pr´atica curricular na Universidade Tuiuti do Paran´a. O autor prop˜oe a realiza- ¸c˜ao de projetos anuais, chamados de Trabalho de S´erie, nos quais a interdisciplinaridade est´a sempre presente. A mudan¸ca no curr´ıculo desse curso surgiu com a necessidade de se melhorar o ensino de engenharia, e como alternativa para minimizar a falta de base de conhecimentos do ensino m´edio e para a forma¸c˜ao de engenheiros com um perfil que

atenda `as necessidades profissionais exigidas pelo mercado de trabalho atual.

Ainda tendo como pano de fundo os projetos, em seu trabalho de doutoramento, Oliveira (2000) apresenta uma proposta de melhoria do processo de ensino e aprendizagem na Engenharia Civil. A metodologia proposta, chamada de metodologia tridimensional de ensino e aprendizagem, se sustenta em dois eixos: 1) fundamentos da abordagem con- strucionista s´ocio-hist´orica de aprendizagem (Vygotsky); 2) fundamentos de projeta¸c˜ao (a arte de desenvolver projetos) na engenharia. O autor considera a educa¸c˜ao em engenharia sob trˆes dimens˜oes: a terceira dimens˜ao se refere ao contexto de aplica¸c˜ao; e as outras duas, `a teoria e `a pr´atica. O contexto de aplica¸c˜ao se refere `as atividades que v˜ao al´em da teoria (que na maioria das vezes tem como base principal a sala de aula tradicional) e da pr´atica (que ´e considerada como uma aplica¸c˜ao da teoria, e ocorre, geralmente, por meio de aulas de laborat´orios, de simula¸c˜oes de problemas de engenharia e de est´agios, entre outros). Tais atividades incluem o estudo de projetos (servi¸cos ou obras) de engenharia civil como um todo e, principalmente, que estejam em andamento em organiza¸c˜oes de engenharia (´org˜aos, empresas, escrit´orios, etc.), a fim de que sejam verificadas as diversas interferˆencias etnogr´aficas e ambientais e as interfaces relacionadas `a base de conhecimento inerente ao artefato de projeto. A metodologia pode ser implantada a partir de disciplinas isoladas ou conjuntos de disciplinas, independente do tipo de curr´ıculo. A implementa¸c˜ao da disciplina prevˆe:

1. Aulas: devem acontecer em locais que facilitem a interatividade professor/alunos e tamb´em aluno/aluno. Devem ser utilizados meios, materiais e recursos variados. E deve-se sempre providenciar exemplos relacionados aos t´opicos das disciplinas que remetam ao contexto do exerc´ıcio profissional.

2. Atividades extra-aulas: devem ser sistem´aticas, em grupos ou individuais. Deve-se usar o trabalho de campo, que ´e considerado a ˆancora da metodologia tridimensional. 3. Avalia¸c˜ao: o ideal seria a ausˆencia de mecanismos espec´ıficos, e a valoriza¸c˜ao de todas as atividades desenvolvidas. Caso as provas sejam inevit´aveis, devem ser con- stitu´ıdas de quest˜oes abertas, isto ´e, que permitam ao aluno desenvolver solu¸c˜oes pr´oprias e at´e realizar altera¸c˜oes de dados n˜ao fundamentais visando `a experimen- ta¸c˜ao de outras alternativas.

Como providˆencia final da metodologia proposta, deve-se criar um sistema de acompan- hamento do desenvolvimento dos alunos egressos da disciplina em que a metodologia foi implantada. A metodologia proposta foi validada por meio de experiˆencias realizadas com a sua aplica¸c˜ao no primeiro e no segundo per´ıodos letivos de 1999, em disciplinas do curso de Engenharia Civil da UFJF.

Cruz (2002) discute a forma¸c˜ao acadˆemica nos cursos superiores de engenharia, par- ticularmente, no curso de Engenharia El´etrica da Faculdade de Engenharia El´etrica e de

Computa¸c˜ao (FEEC) da Unicamp. A principal preocupa¸c˜ao do autor ´e a de proporcionar aos estudantes de engenharia uma forma¸c˜ao humanista ou t´ecnico-humanista, que ´e aquela