Avaliação do aprendizado: a evolução dos objetivos no ensino da engenharia e suas conseqüências no tocante à avaliação

Otto Rompelman
Faculdade de Sistemas e Tecnologia da Informação
Universidade de Tecnologia de Delft
Delft, Holanda
E-mail: o.rompelman@its.tudelft.nl

Tradução de Paulo dos Santos Ferreira
e-mail: psf@uol.com.br

 

1. Introdução

Todos os envolvidos no ensino da engenharia, quer estudantes quer professores, sabem que para obter um grau os alunos devem passar por exames. Os exames fazem parte da cultura educacional, de tal forma que isso parece ser uma espécie de lei natural. Entretanto, nossa sociedade está mudando rapidamente, e o mesmo acontece com a vida profissional dos engenheiros que formamos. Durante as mais recentes das últimas décadas observamos uma mudança quanto às posições ocupadas por engenheiros. Ao obter seu diploma, o engenheiro supostamente reúne qualificações acadêmicas suficientes para iniciar uma carreira para toda a vida. As rápidas mudanças da sociedade também geraram uma demanda por engenheiros mais flexíveis, cujas qualificações não se limitem apenas a um alto nível de especialização técnica ou científica. Essa demanda provocou uma evolução dos objetivos educacionais. No passado, tentávamos transferir conhecimentos e habilidades especiais. Supunha-se que para garantir um ensino de alta qualidade seria suficiente contar com um corpo docente formado por especialistas de larga experiência profissional em áreas ligadas às diferentes disciplinas. Hoje, as universidades tendem a pensar em termos de habilidades muito mais amplas, dentre as quais sobressai, como uma das principais, a habilidade de aprender, não apenas durante o curso mas também ao longo de toda a vida profissional. Em conseqüência disso, os métodos educacionais são objeto de constante discussão. Novas formas são introduzidas, tais como trabalho em equipe, aprendizagem baseada em problemas, ensino voltado para projetos, etc. Não é de estranhar, portanto, que a avaliação também esteja em permanente discussão. Examinaremos aqui alguns aspectos das mudanças ocorridas no que concerne aos objetivos educacionais e seus reflexos na avaliação. Dois exemplos extraídos da experiência do autor com novas formas de ensino serão analisados mais detalhadamente.

2. A mudança do modelo, no ensino da engenharia

Como qualquer sistema educacional, o ensino da engenharia é um assunto em permanente discussão. Especialmente nestas últimas décadas, tem havido um constante debate em torno de questões relativas a: o que é que os alunos devem aprender; quais os conhecimentos e habilidades que a boa prática em engenharia requer; que novas ferramentas educacionais podem ser introduzidas para melhorar o ensino; qual deveria ser o papel das modernas tecnologias, tais como a aprendizagem com o auxílio do computador ou da Internet, etc. Os educadores estão assoberbados de questões e solicitações provenientes de diversas partes, tais como: o conselho diretor da universidade, seus colegas professores, o governo, a indústria, os alunos, etc. A solução mais simples, muitas vezes, consiste apenas em continuar fazendo aquilo que já vinha sendo feito antes. Não se pode negar, porém, que o mundo de hoje é diferente do mundo de, digamos, 30 anos atrás. Mais ainda, o mundo do próximo século será por certo diferente do de hoje. Devemos ter em mente que, neste exato momento, estamos formando os jovens que estarão atuando profissionalmente nas primeiras décadas desse novo século. É essencial, portanto, que tenhamos uma visão clara a respeito de nossas metas educacionais e, conseqüentemente, a respeito do sistema educacional. Neste capítulo analisaremos o cenário no qual se operou a transformação do modelo de ensino da engenharia, transformação que, grosso modo, pode ser definida como um deslocamento do foco do ensinar para o aprender.

Uma abordagem sistêmica do ensino

Um bom sistema de ensino em engenharia visa à formação de bons engenheiros. Podemos descrever o processo de ensino como uma transformação por meio da qual os estudantes que ingressam são "transformados" em engenheiros, conforme ilustrado na Figura 1.

Figura 1: O ensino como um "processo de transformação do homem".

 

Na teoria dos sistemas é bem conhecido o fato de que, para descrever uma transformação, precisamos definir tanto a entrada quanto a saída do processo. Em outras palavras, isto significa que tanto as características dos estudantes que ingressam no sistema de ensino quanto as dos jovens engenheiros que iniciam sua vida profissional devem ser claramente definidas. Uma definição precisa das características dos estudantes que ingressam foge ao escopo deste trabalho⁽¹⁾.

Concentremo-nos agora na "saída". Os docentes no campo da engenharia devem ter uma visão clara a respeito do que vem a ser um bom engenheiro, ou, em outras palavras, as metas do ensino da engenharia devem ser claramente definidas. Uma vez estabelecidas tais metas, podemos testar e desenvolver o sistema de ensino da engenharia.

No que concerne aos objetivos educacionais, penso que devemos ter em mente que as metas e finalidades do ensino da engenharia devem ser definidas pela universidade, levando em conta a visão ativamente adquirida pelos próprios graduados, bem como a de seus futuros empregadores (a indústria) e a da sociedade como um todo. A relação entre o ensino e o "mundo exterior" é ilustrada na Figura 2.

Figura 2: Influências que atuam sobre a estrutura educacional.

 

Na minha opinião, seja qual for a contribuição recebida do mundo exterior, cabe à universidade a responsabilidade final quanto a: como e em que medida tais visões devem ser convertidas em objetivos educacionais.

A evolução dos objetivos educacionais

Analisaremos agora a forma pela qual se operou a mudança dos objetivos educacionais nas duas últimas décadas. Supõe-se, tradicionalmente, que os engenheiros tenham três qualidades intelectuais importantes:

• Conhecimento: informações que tenham sido memorizadas ou que possam ser rapidamente lembradas;
• Habilidade: capacidade de fazer coisas (quase sempre automaticamente ou de maneira estruturada);
• Compreensão: capacidade de entender conceitos abstratos, tais como os que podem servir para explicar, projetar e contribuir para o avanço da pesquisa.

Até os anos 50 admitia-se que o ensino obtivera êxito se o diplomado houvesse adquirido o conhecimento e as habilidades suficientes para dar início a uma carreira de, digamos, cerca de 40 anos. Em um de seus trabalhos [1], Bucciarelli, do MIT, declara:

O engenheiro típico dos anos 50 é bem preparado em ciências. Ele aplica esse conhecimento na solução de problemas complexos, de alta tecnologia, do tipo daqueles que são encontrados no planejamento de sistemas complexos, em áreas como a militar, a industrial e a aeroespacial. Ele faz isso como integrante de uma equipe de uma organização oficial de grande porte, bem equipada e bem estruturada: ele trabalha numa agência cujas atividades estão de acordo com seu foco de interesse e sua especialidade técnica.

O currículo que leva à formação desse tipo de engenheiro coloca em grande destaque a aquisição de conhecimentos e habilidades específicas. Como conseqüência dessa grande valorização do conhecimento, os métodos educacionais eram (e muitas vezes ainda são) predominantemente concentrados no ensinar. A principal questão em matéria de ensino era (talvez um tanto exagerada): "De que maneira nós, como professores, vamos conseguir ‘embutir’ todo o conhecimento na cabeça dos alunos?".

O engenheiro "moderno", entretanto, é menos especializado, mas tem várias outras habilidades. Como afirma Bucciarelli, no trabalho já citado:

O tipo de engenheiro ideal dos anos 90 é de uma espécie diferente. Nossos formandos desta década são igualmente bem preparados quanto aos fundamentos, mas agora em um conjunto mais diversificado de disciplinas. Preparados para o trabalho em equipe, capazes de articular, comunicar e defender suas propostas. O engenheiro dos anos 90 está aberto à negociação, sabe como lidar com a incerteza.

Num interessante trabalho [2], Petty afirma que o programa do curso de engenharia deve ser elaborado de forma a conferir aos diplomados o seguinte conjunto de aptidões:

• habilidade para aplicar o conhecimento da matemática;
• habilidade para projetar e realizar experiências, bem como para analisar e interpretar dados;
• habilidade para projetar um sistema, um componente ou um processo, de modo a satisfazer determinadas necessidades;
• habilidade para atuar em equipes multidisciplinares;
• habilidade para identificar, formular e resolver problemas de engenharia;
• consciência da responsabilidade profissional e ética;
• habilidade para comunicar-se de maneira efetiva;
• cultura geral suficientemente ampla para perceber o impacto das soluções da engenharia no contexto comunitário global;
• reconhecimento da necessidade de um aprendizado contínuo e vitalício, e capacidade para engajar-se nesse aprendizado;
• conhecimento dos assuntos ligados à realidade contemporânea;
• habilidade para usar as técnicas, as habilidades e as modernas ferramentas da engenharia necessárias ao exercício profissional.

Esta lista pode ser considerada como o conjunto das especificações a que os diplomados devem obedecer.

Conseqüentemente, o foco do currículo deixa agora de concentrar-se principalmente em conhecimento puro e habilidades específicas, e se desloca para percepção, compreensão e habilidades mais gerais. No citado trabalho de Petty, isto se reflete na mudança de conteúdo do programa dos cursos de engenharia, conforme foi proposto pela Conferência dos Professores de Engenharia do Reino Unido (ver Figura 3).

Figura 3: A mudança de foco no conteúdo dos programas dos cursos de engenharia.

 

Esse deslocamento não se efetua simplesmente mediante a substituição de algumas disciplinas por outras. Um olhar mais atento às especificações atrás mencionadas leva à conclusão de que os programas tradicionais não permitiam que tais objetivos fossem atingidos. Como será possível ensinarmos compreensão, habilidade para elaborar projetos ou para resolver problemas? Parece que as três qualidades intelectuais antes mencionadas: conhecimento, habilidade e compreensão não cobrem suficientemente nossos recém-definidos objetivos. Surgiu recentemente nas discussões o termo competência. Embora tenha havido muita controvérsia quanto ao real significado atribuído ao termo, vamos definí-lo aqui como sendo a combinação (ou melhor: a integração) de conhecimento, habilidades, características pessoais e experiência. É de fato a competência que se tornou uma qualidade essencial do diplomado. Na vida profissional as competências [3] caracterizam-se por:

• Um conjunto formado por aptidões, conhecimento e traços pessoais, integrados mediante experiência (real ou simulada) no trabalho;
• As competências podem ser mais ou menos específicas;
• Há competências específicas em determinados campos ou setores;
• Há competências administrativas gerais.

As competências são passíveis de constante desenvolvimento. O desenvolvimento da competência não se restringe à vida profissional do engenheiro. Em nosso sistema educacional devemos proporcionar uma preparação para esse desenvolvimento e testar e incluir no programa elementos que preparem os engenheiros para o desenvolvimento da competência por meio daquilo a que hoje freqüentemente nos referimos como aprendizado permanente.

Nos anos 70 ficou claro que com os métodos tradicionais de ensino — como exposições em sala de aula e experiências em laboratório — já não seria mais possível atingir objetivos educacionais em constante evolução. Além disso, investigações a respeito do real aproveitamento do ensino revelaram uma crescente discrepância entre os reais conhecimentos e habilidades adquiridos pelos alunos e as expectativas dos professores quanto a essa aquisição. Em diferentes lugares foram iniciadas experiências com novos métodos educacionais, tais como: aprendizagem baseada em problemas (PBL - problem based learning) e ensino voltado para projetos (POL - project organized learning). Fazemos referência a [4] para informações mais detalhadas. Experiências mais rigorosas (que analisaremos mais adiante) foram iniciadas na universidade de Aalborg, na Dinamarca, e na escola de medicina da universidade de Maastricht, na Holanda [5]. Podemos afirmar, de modo geral, que o foco dessas experiências recaíu sobre aspectos como integração do conhecimento, criatividade, habilidade para elaborar projetos e comunicação; em outras palavras, partiu-se do pressuposto de que os diplomados devem ser atuantes. Como podemos esperar que nossos diplomados se comportem como pessoas ativas e criativas se nós os treinamos durante quatro ou cinco anos a ouvir calados o que os professores lhes dizem? Assim, se realmente quisermos que nossos graduados saiam de acordo com as especificações, precisamos mudar nossos sistemas educacionais. Temos que deslocar nosso foco do ensinar (programas voltados para o professor) para o aprender (programas voltados para o aluno), conforme ilustra a Figura 4.

Figura 4: Deslocamento do foco: do ensino com foco no professor para o ensino com foco no aluno.

 

É importante notar que devemos incorporar essas mudanças não por serem modernas, mas porque estão de acordo com as necessidades dos clientes de nossos "produtos": os jovens engenheiros.

 

3. Relação entre métodos educacionais e avaliação

Neste capítulo iremos rever a função da avaliação no ensino em geral. Analisaremos a forma pela qual os objetivos estão relacionados com os métodos educacionais e com a ava-liação.

O que é a avaliação?

No capítulo anterior definimos o ensino como um processo de transformação. A avaliação do aprendizado dos alunos constitui na verdade a avaliação do êxito (ou do fracasso) dessa transformação. Trata-se de uma questão que só pode ser respondida se os objetivos educacionais estiverem explicitamente definidos, caso em que a avaliação consiste simplesmente em comparar os resultados obtidos pelo estudante com tais objetivos, conforme ilustra a Figura 5.

Figura 5: Lugar e função da avaliação.

 

É interessante notar que foi com a introdução da aprendizagem baseada em problemas, conforme mencionado no capítulo anterior, que se tornou possível derivar testes diretamente dos objetivos educacionais.

Neste momento devemos examinar mais atentamente o processo educacional. Há dois atores importantes nesse processo, a saber: o professor e o aprendiz (aluno). Seus respectivos papéis podem ser descritos da seguinte maneira:

• professor: explica, fornece referências, estimula, orienta e proporciona realimentação.
• aluno: adquire, explora, memoriza, reflete e comunica.

Na visão do ensino com foco no estudante, este desempenha o papel principal, cabendo ao professor, como a mais importante de suas funções, a de criar um ambiente ótimo para que o aluno aprenda. O principal papel do professor é descrito às vezes como sendo o de gestor do processo educacional. Com referência à Figura 5, isto significa que os professores devem fazer três coisas:

1. Formular com clareza os objetivos educacionais;
2. Criar um ambiente tal que permita ao aluno atingir os objetivos da maneira mais efetiva e eficiente;
3. Desenvolver e aplicar um procedimento de avaliação adequado aos objetivos educacionais.

Isso pode ser ilustrado mediante o seguinte exemplo. Suponhamos que o objetivo educacional seja o de fazer com que o aluno saiba a primeira lei da termodinâmica. O professor pode então tentar e encontrar meios para que os alunos atinjam esse objetivo, podendo, por exemplo:

• dar uma aula sobre o assunto;
• dizer ao estudante em que livro ele poderá encontrá-lo;
• incluir o assunto em um projeto, de tal forma que o aluno descubra que terá necessidade desse conhecimento para poder concluir o projeto.

Em seguida ele deve encontrar um meio para avaliar se o aluno agora sabe de fato aquela lei. Este é um exemplo muito simples, uma vez que o objetivo ou será atingido ou não. Trata-se de um conhecimento meramente reprodutivo. A situação torna-se muito mais complicada se o objetivo for não apenas conhecer a lei, mas também entendê-la. E este último é, ao mesmo tempo, um objetivo muito mais importante, se considerarmos o conjunto de especificações examinado no capítulo anterior. Uma das razões pelas quais isso ocorre é o fato de que, desde que alguma coisa tenha sido realmente entendida, esse conhecimento pode ser usado de maneira muito mais criativa que sua simples reprodução. Isto será analisado mais detidamente no Capítulo 4. Que tipo de método de ensino deve ser empregado para conseguir a compreensão? Os professores muitas vezes supõem que uma explicação seja suficiente. A experiência revela, porém, que os alunos são quase sempre capazes de reproduzir um conhecimento, mas fracassam na sua compreensão. Neste ponto é importante formular a questão: o que acontece se o aluno falhar, ou, relacionando esta indagação com a Figura 5, o que fazer, se o resultado for negativo? A resposta óbvia será a de que o aluno deverá fazer novamente o teste. Uma conclusão mais válida, porém, é a de que alguma coisa não funcionou conforme o previsto, no processo educacional. Isto envolve tanto o aluno (como se supusera inicialmente) quanto o professor. A conclusão, portanto, é a de que precisamos descobrir as causas do fracasso e por conseguinte adotar as providências tendentes a aprimorar o resultado, na próxima vez. Isso é ilustrado na Figura 6.

 

Figura 6: O papel da avaliação no processo educacional.

 

Esta figura permite concluir que, se os resultados não estiverem de acordo com os objetivos, alguma ação deverá ser empreendida com respeito a:

 

Todas as possibilidades devem ser investigadas, e às vezes será necessário estabelecer mais do que um único elo de realimentação. Concluímos portanto que a avaliação desempenha um papel que vai muito além daquele da avaliação tradicional, se os alunos não preencherem os requisitos. A Figura 6 revela de modo claro e imediato que, em razão dos elos de realimentação, o ensino passou agora a constituir um sistema dinâmico, com todos os aspectos atraentes — mas também com todos os aspectos negativos — inerentes a esse tipo de sistema. O efeito positivo é aquele que agora apreciamos, que permite a adaptação a mudanças. Além do mais, com base nessa visão sistêmica é possível incluir também o aspecto referente à qualidade, ou, em outras palavras: o processo de avaliação pode agora ser usado para avaliar a qualidade de todo o nosso sistema educacional, inclusive a dos alunos.

4. Métodos educacionais e seu reflexo na avaliação

A mudança do modelo tradicional de ensino — calcado no estudo de elementos isolados de conhecimento e habilidades — para outro que apresenta uma visão mais abrangente e integrada teve enormes implicações nos métodos de ensino e portanto nos processos de avaliação. Neste capítulo analisaremos a maneira pela qual a mudança dos objetivos educacionais levou à mudança da cultura da avaliação. Além disso, dois exemplos da estreita relação entre objetivos e avaliação serão examinados mais minuciosamente.

A avaliação: uma mudança cultural

No ensino tradicional, a avaliação consistia basicamente em verificar se as metas educacionais haviam sido atingidas. Isso significava testar se os alunos havim adquirido o acervo pretendido de conhecimento, habilidades e compreensão. Tal procedimento, porém, é menos aplicável se todos nós (quer professores, quer alunos ou examinadores) quisermos descobrir se foram atingidos os atuais objetivos do ensino, tais como foram mencionados no capítulo anterior. Não é de causar surpresa a mudança de atitude que podemos observar com relação à avaliação. Isso é claramente ilustrado num trabalho [6] de McDowell, no qual a autora distingue duas culturas: a cultura do teste, e a cultura da avaliação, que ela examina a partir de observações quanto a:

• o que é avaliado;
• como é avaliado o aprendizado;
• qual o propósito da avaliação do aprendizado.

Examinaremos de forma sucinta a maneira pela qual as culturas do teste e da avaliação podem ser caracterizadas com respeito a essas três indagações.

No que concerne à primeira indagação, o que é avaliado, na cultura do teste a intenção é a de avaliar o resultado do processo de aprendizagem (o conhecimento adquirido). A cultura da avaliação vai um passo adiante, ao avaliar o processo mediante a análise de quais resultados foram alcançados: como foi processada a informação, como foi analisada, como foram criadas as soluções (síntese), em que medida esse processo foi criticamente avaliado, etc. As diferenças são resumidamente apresentadas na Tabela 1

Tabela 1: Dimensões da cultura da avaliação: o que é avaliado [6].

 

Quanto à segunda indagação, na cultura do teste o aprendizado é avaliado mediante a aplicação de métodos padronizados, que são os mesmos para todos os alunos. O exemplo mais evidente é o exame escrito, no qual são apresentados problemas que devem ser resolvidos, usualmente por meio de cálculos. Na cultura da avaliação admite-se a necessidade de um julgamento e uma visão crítica dos critérios, o que leva a procedimentos dependentes do contexto. As diferenças quanto à maneira de avaliar o aprendizado são mostradas de forma resumida na Tabela 2.

 

Tabela 2: Dimensões da cultura da avaliação: como é avaliado o aprendizado [6].

 

Finalmente, a questão do propósito da avaliação do aprendizado já foi analisada no capítulo anterior (ver também a Figura 6). Em acréscimo ao que ali foi dito, cabe observar que na cultura do teste a tônica está na classificação, o que exige uma acurada mensuração quantitativa das habilidades ou do potencial dos alunos. A cultura da avaliação concentra-se mais em descrever de forma compreensiva o desempenho dos estudantes, com o propósito de apresentar a gama de aquisições de maneira mais qualitativa do que quantitativa. A Tabela 3 mostra algumas das diferenças entre as duas culturas no que se refere à finalidade da avaliação do aprendizado

Tabela 3: Dimensões da cultura da avaliação: propósito da avaliação do aprendizado (Dados de [6]).

Avaliação do conhecimento básico

Conforme já tivemos ocasião de mencionar, os alunos demonstram muito freqüentemente nos exames uma excelente capacidade para reproduzir fatos e cifras. Entretanto, quando testados no tocante à real compreensão, apresentam resultados muito inferiores. Rump, Jacobsen e Clemmensen [7] relatam um interessante projeto de pesquisa visando ao estabelecimento de um modelo de desenvolvimento da qualidade no ensino. Eles descobriram que muito freqüentemente os alunos passam nos exames sem ter suficiente compreensão dos conceitos fundamentais da matéria que constitui o objeto do exame. Uma primeira análise, na qual se buscou identificar as razões que dificultavam a compreensão do assunto, revelou os seguintes motivos:

• Falta de integração entre habilidade em computação e conhecimento teórico;
• Noções vagas ou excessivamente generalizadas;
• Falta ou inconsistência de uma base intuitiva de conceitos, modelos, princípios, etc.
• Insuficiente habilidade para avaliar suposições ou condições no tocante a modelos, seu nível de idealização, e às informações necessárias para a solução de um problema.

Os autores mostraram que é possível melhorar substancialmente os resultados mediante o uso dos elos de realimentação I e III, da Figura 5. O elo de realimentação I implicou a revisão das questões e problemas da prova de avaliação. O elo de realimentação III implicou uma cuidadosa discussão com os professores, a respeito dos conceitos, princípios, modelos, técnicas e métodos incluídos no conteúdo dos programas. Essas discussões permitiram concluir que, embora o treinamento pedagógico tradicional dos professores possa contribuir para aprimorar os resultados, uma análise mais profunda dos problemas encontrados pelos alunos levará certamente a resultados ainda melhores, ou seja, os objetivos educacionais serão alcançados em extensão muito mais ampla.

Avaliação do trabalho em grupo

Os problemas técnicos atuais são muito complexos. O impacto das soluções sobre a sociedade aumentou igualmente, na mesma proporção dessa complexidade. Não é de estranhar, portanto, que os projetos estejam hoje a cargo de equipes, e não mais de um único engenheiro. Além de serem quase sempre interdisciplinares, essas equipes são, em muitos casos, compostas por pessoas de diferentes países, com diferentes características culturais. Como preparar nossos diplomados para enfrentar essas novas e desafiadoras situações, caso essa preparação seja possível? Em nossos dias, a resposta a essa questão consiste na introdução do trabalho em grupo ou em equipe nos programas curriculares. Na prática, isso é quase sempre implementado sob a forma de ensino voltado para projetos, aprendizagem baseada em problemas, equipes de projeto, etc. O valor educacional do trabalho em equipe é incontestável. A introdução desses métodos esbarra quase sempre em problemas práticos, tais como:

• Formação do grupo: como a equipe é composta? Pelo professor, pelos próprios alunos, aleatoriamente?
• Distribuição de papéis e tarefas: quem faz o quê, quem decide a tal respeito, quem é responsável perante quem e pelo quê?
• Planejamento: quem é responsável pelo planejamento, ou seja, pela obediência aos prazos programados?

Com relação a todas essas questões, dever-se-á registrar com absoluta clareza quais as decisões que caberão ao professor e quais ficarão a cargo dos próprios alunos. Outros fatores importantes são: a comunicação, a definição do problema final e os acordos quanto a métodos e quanto à forma de apresentação dos resultados. A objeção mais freqüente ao trabalho em grupo não surge, porém, do temor dos problemas mencionados, mas da avaliação. Num seminário sobre avaliação do aprendizado dos estudantes [8] houve breves manifestações a respeito da experiência adquirida no trabalho de projeto em grupos, no trabalho com grupos remotos (grupos de estudantes em diferentes lugares) e no trabalho com equipes internacionais de estudantes. Alguns dos principais problemas que perturbam o trabalho em grupo decorrem das atitudes dos chamados "caronas". O problema pode ser superado mediante uma exposição clara e franca do tutor, mediante a pressão social exercida por intermédio da avaliação pelos colegas, e mediante o registro das contribuições individuais, pela monitoração das comunicações eletrônicas. A dispensa do estudante relapso parece não ser conveniente, pois reduziria a capacidade de trabalho do grupo, em prejuízo de todos os seus demais membros. Um outro problema reside no fato de que os grupos tendem a desviar-se do projeto real concreto. É aconselhável que os projetos dos grupos sejam bastante realísticos e que os conteúdos sejam redefinidos, quando necessário. Além disso, recomenda-se uma avaliação permanente. Finalmente, sugere-se uma integração, dentro de cada projeto, do trabalho de planejamento com o de elaboração do projeto propriamente dito e com o de administração e negociação. Ao ser focalizada especificamente a questão da avaliação do trabalho em grupo, diversas observações interessantes foram feitas. Parece ser conveniente o estabelecimento de uma nítida separação entre realimentação e avaliação. A avaliação utiliza um sistema já consagrado e formalizado, e visa a verificar se determinados objetivos foram atingidos, e com que nível de qualidade. A realimentação consiste usualmente de comentários e observações dirigidos aos alunos, com o propósito de ajudá-los a conseguir melhores resultados no futuro. A avaliação de produtos foi considerada relativamente fácil, mas surgem problemas no tocante à avaliação de ações dentro do grupo. Além disso, na prática, o curso que consiste no trabalho em grupo envolve a participação de vários professores, o que dá margem a problemas decorrentes de diferenças quanto a padrões de avaliação. Pode-se concluir que há absoluta necessidade de uma avaliação regular dos professores e de uma boa administração geral de todo o curso. Não se sabe ao certo se a simples avaliação pelos colegas seria suficiente para resolver esse problema. Finalmente, foram relatados alguns aspectos negativos para os alunos, tais como o fato de que quase sempre outros cursos são ministrados paralelamente ao do projeto em grupo, e a carga adicional representada pelas atividades destinadas à obtenção de uma nota satisfatória ao final do projeto pode gerar conflitos entre o trabalho em grupo e as demais obrigações.

Quando não há contato pessoal direto entre os integrantes do grupo, ou quando estes são de diferentes nacionalidades, surge uma nova gama de problemas. Também quanto a isto, o principal aspecto (e o mais impostante) a ser considerado é a necessidade de fazer um inventário de tais problemas à medida que ocorrem. Não há soluções nitidamente delineadas. No caso dos grupos remotos, alguns dos problemas decorrem da alta dependência tecnológica (ICT), da falta da linguagem corporal e, parcialmente em conseqüência disso, da ausência de pronta comunicação, da lentidão na tomada de decisões e da falta de estímulo ao progresso. É praticamente indispensável uma reunião dos integrantes do grupo antes do início do projeto. No que concerne aos grupos de composição internacional, os principais problemas identificados parecem decorrer da óbvia dificuldade de comunicação (tanto entre alunos quanto destes com os professores), e das diferenças culturais, que levam, por exemplo, a expectativas diferentes em relação ao estilo, tanto de ensinar quanto de aprender.

5. Exemplos práticos de inovação em programas de ensino

Este capítulo não pretende mostrar as mais destacadas inovações em matéria de programas para o ensino da engenharia. Muitas universidades técnicas estão introduzindo (ou já adotaram) novos métodos educacionais em seus programas. Trata-se, em alguns casos, de experiências de pequeno porte, cuidadosamente implantadas, mas há também a introdução de programas completos, inteiramente apoiados em projetos ou na aprendizagem baseda em problemas. Citamos como exemplo a universidade de Aalborg, na Dinamarca [9]. Desde sua criação, há cerca de 25 anos, os programas foram desenvolvidos de forma a se apoiarem acentuadamente no trabalho de projeto. Isto significa que foi a partir da perspectiva dos projetos que se analisou a necessidade de incluir disciplinas correspondentes a determinadas áreas do conhecimento nos programas dos cursos. Em média, cerca de 50% do tempo de estudo é dedicado a projetos. A experiência adquirida com essa forma de ensino foi relatada recentemente [10].

Dois exemplos de experiências levadas a efeito no departamento do autor serão analisados mais detalhadamente neste capítulo. Será mostrada a possibilidade de incorporar muitos dos objetivos do ensino da engenharia, da maneira pela qual foram mencionados no capítulo anterior.

 

Exemplo 1: Os Grupos de trabalho Integrados em Engenharia Elétrica

O programa de Engenharia Elétrica é um dos 15 diferentes programas da universidade de tecnologia de Delft, na Holanda. Vários problemas foram identificados no currículo do primeiro ano do curso, tais como:

• a falta de compreensão das relações mútuas entre os diferentes conteúdos do curso;
• a relevância dos cursos para
• o futuro programa de estudos
• a prática da engenharia
• a falta de motivação dos alunos
• o ensino foi mais orientado para a análise do que para a síntese (ou seja, para projetos).

Decidimos introduzir um novo módulo (curso), que foi denominado Grupos de trabalho Integrados em Engenharia Elétrica (IWEE - Integrative Working-groups Electrical Engineering). A contribuição relativa para o currículo é de cerca de 15% do total do programa do primeiro ano (5,5 pontos de crédito dos 42 pontos de crédito). Os objetivos educacionais foram definidos em termos de progressos na aprendizagem:

• aprender a pensar em termos de alternativas;
• aprender que na vida real há sempre mais do que uma única solução;
• aprender a avaliar soluções alternativas mediante a prévia formulação de critérios;
• aprender a pensar em termos de funções antes de pensar em termos de implementações;
• aprender a usar conhecimentos e aptidões como meios e não como conquistas;
• aprender a perceber a tecnologia em um contexto.

O cenário educacional é descrito a seguir. Todos os alunos do primeiro ano estão reunidos em grupos de 10. Cada grupo tem um mentor (membro do corpo de ensino). O curso é coordenado por um membro do corpo de ensino (professor adjunto). As atividades do grupo compreendem (lembrar que o ano letivo é composto de quatro períodos de um trimestre):

• reuniões do grupo: _ dia por semana (4 horas), 6 reuniões por trimestre;
• durante cada trimestre são realizados pequenos projetos (1 a 4 por trimestre);
• ao final de cada trimestre são publicadas apresentações em revistas de Telecomunicação, Energia Elétrica, Microeletrônica e Tecnologia da Informação;
• dever de casa: preparação (em pequenos subgrupos) para
• projetos concretos
• relatórios escritos
• apresentações orais

Uma análise minuciosa das diversas atividades foge ao escopo deste capítulo. Mais detalhes podem ser encontrados em outro trabalho [11] do autor. Entretanto, para dar uma idéia a respeito das atividades do grupo, vamos descrever sucintamente dois dos projetos.

Um projeto envolve a análise de alguns circuitos elétricos simples (RLC)⁽²⁾. A idéia básica consiste em testar e predizer o comportamento do circuito, de maneira qualitativa. Em razão disso, a análise é efetuada de três modos:

• montagem do circuito e mensuração das propriedades;
• análise mediante simulação, com P-Spice (programa de simulação);
• cálculos.

O trabalho é usualmente executado por equipes de dois alunos. Depois de concluí-lo, eles retornam à equipe e relatam suas descobertas. Os principais objetivos agora são:

• comparar e discutir resultados;
• tentar descobrir até que ponto os resultados confirmam as predições iniciais e até que ponto os mútuos resultados se desviam dos calculados.

Esta última discussão destina-se a clarificar o conceito de modelo (matemático, físico e em computador), seus pressupostos e sua precisão. O projeto termina com a elaboração de um relatório escrito sumariando as descobertas e o resultado da discussão. O tutor desempenha um papel na retaguarda, mas estimula a discussão final, principalmente fazendo perguntas. Este projeto ocupa meio dia (4 horas).

Um outro projeto envolveu a análise de um tocador de CD. Aqui o tutor desempenhou um papel mais ativo, mas ainda como coordenador. Mediante a formulação de questões de maneira interativa, os alunos "projetam" um tocador de CD, a partir da identificação e da análise das funções necessárias para reproduzir a música gravada em um CD. As funções são: um mecanismo giratório, um sistema para trilhar a pista gravada, um sistema para ler a informação gravada, um sistema para decodificar os sinais provenientes da leitura, um sistema para gerar um sinal analógico (sinal de áudio) passível de ser amplificado, um sistema para controlar o tocador (controle remoto), etc. Com base em sugestões feitas pelos alunos, o tutor desenha em um quadro branco um rascunho de diagrama em blocos das funções. Quando os alunos chegam à conclusão de que todas as funções relevantes foram identificadas e colocadas no diagrama funcional em blocos, eles "passam a limpo" esse diagrama. O sistema completo é então desmembrado em quatro partes (por exemplo), e subgrupos serão encarregados de estudar a implementação das diferentes seções. Esse estudo é feito como dever de casa. Na semana seguinte eles se reúnem novamente e relatam seus progressos (oralmente e com ajuda de um projetor). Questões são formuladas e um relatório final é elaborado. Finalmente, o tutor convida os alunos a identificar a relação entre as matérias desse primeiro ano de curso e as implementações analisadas. Este projeto ocupa dois meios dias (8 horas) mais o tempo dedicado, em casa, ao estudo da implementação e à preparação das apresentações.

Ao longo do ano, diferentes membros do grupo desempenham o papel de chefe de departamento e secretário (como encarregados da elaboração dos relatórios escritos do grupo). Embora cada grupo se desmembre freqüentemente em subgrupos, todos os membros têm, supostamente, suficiente conhecimento a respeito dos resultados de seus colegas de grupo: isso é verificado durante as sessões de avaliação (que mencionaremos mais adiante). Isso força os estudantes a se comunicarem efetiva e eficientemente e a elaborar relatórios claros. A avaliação é feita pelos tutores e é dupla:

• realimentação individual: após cada trimestre;
• avaliação individual (conferindo créditos): após o segundo e o quarto trimestres.

Os tutores dispõem de listas de verificação contendo diversas informações a respeito dos alunos, tais como: participação ativa, preparação, comportamento no grupo, nível de raciocínio conceitual, qualidade das apresentações orais e qualidade dos documentos escritos.

O curso esteve em funcionamento durante quatro anos e seus resultados são muito interessantes. A partir de questionários e discussões com os estudantes verificou-se que eles haviam aprendido a:

• identificar os itens do programa relevantes para a solução de problemas reais;
• trabalhar em equipes: subdividir o trabalho em partes menores e posteriormente integrar os resultados;
• buscar informações relevantes;
• comunicar-se melhor;
• fazer apresentações.

Além disso, eles descobriram que se tornaram aptos a:

• definir um programa de requisitos para um novo produto (habilidade para projetar)
• resolver problemas bastante complexos e às vezes formulados de maneira vaga, mediante a integração de
• competências de todos os membros do grupo;
• conhecimentos e habilidades adquiridos em outros cursos.

Sua motivação aumentou ao longo do ano. Como alguns alunos relataram: "Fomos capazes de fazer mais do que jamais pensáramos que fosse possível, o que é altamente estimulante e motivador".

Algumas das observações feitas pelos professores:

• identificação precoce da aptidão para o estudo;
• os alunos tendem a estudar com maior regularidade;
• melhor participação nos exames preliminares;
• melhores resultados nos exames de disciplinas relacionadas com projetos do IWEE;
• é possível tratar de uma ampla faixa de tópicos (às vezes de engenharia geral) o que antes era impossível.

Algumas das conclusões gerais foram:

• a introdução do IWEE foi uma operação bem-sucedida;
• a qualidade depende muito do corpo de ensino: reuniões regulares de avaliação e treinamento são essenciais;
• há necessidade de boa comunicação e coordenação com tutores, alunos, professores das diciplinas e laboratórios regulares e orientadores externos.

Exemplo II: O Projeto de Planejamento Integrado

Um dos objetivos importantes no atual e no futuro ensino da engenharia é a habilidade para planejar. Em 1993 foi introduzido o Projeto de Planejamento Integrado no programa do curso de Engenharia Elétrica da Universidade de Tecnologia de Delft. Da mesma forma que o projeto discutido acima, introduzido no programa do primeiro ano do curso, este projeto foi desenvolvido com o propósito de resolver vários problemas detectados no final do terceiro ano (de nível comparável ao de Bacharel em Ciências). Parecia ser uma falta de

• capacidade de integração dos conhecimentos e habilidades adquiridos, usualmente unidisciplinares;
• habilidade para organizar o trabalho na forma de projetos;
• habilidade para planejar de acordo com algum conceito metodológico;
• comunicação adequada;
• aquisição de informações relevantes.

Para resolver esses problemas, alguns objetivos educacionais (bastante ambiciosos) foram estabelecidos para o Projeto de Planejamento Integrado:

• desenvolvimento de habilidades sociais, tais como as necessárias para entender o problema de um cliente, negociar com ele e manter um diálogo adequado com os demais membros da equipe de planejamento;
• desenvolvimento de habilidades de comunicação, tais como as necessárias para fazer uma apresentação oral e escrever comunicados e relatórios;
• desenvolvimento de habilidade para integrar elementos de conhecimentos adquiridos em cursos e laboratórios anteriores;
• aprender a transformar um problema frouxamente definido em um Programa de Requisitos adequado para dar início ao processo de planejamento;
• aprender a criar um artefato (produto) de acordo com as especificações estabelecidas na fase anterior do projeto;
• desenvolver uma compreensão básica de contabilidade de custos;
• assumir total responsabilidade por todo um projeto.

Alguns objetivos são semelhantes aos formulados para o IWEE, anteriormente analisado. Isto se deve parcialmente ao fato de que o IDP foi desenvolvido e introduzido poucos anos antes do IWEE, e parcialmente ao fato de julgarmos que alguns itens deviam ser repetidos em proveito da qualidade.

O IDP constitui na verdade um exercício de planejamento estruturado. A filosofia básica a respeito de planejamento é objeto de outro trabalho [12]. A metodologia de planejamento adotada baseia-se no chamado modelo de sete estágios do ciclo de vida integrado do produto [13], ilustrado na Figura 7.

Figura 7: O modelo de sete estágios do ciclo de vida integrado do produto.

 

Os alunos trabalharam em equipes de dois, acompanhando o processo, conforme ilustrado na Figura 7, de maneira estruturada tal que três fases podem ser identificadas. Na Fase I foram empreendidas as seguintes ações:

• negociar com o cliente e tentar traduzir o problema em termos técnicos;
• identificação de:
• qual é o problema básico?
• por que isso constitui um problema?
• para quem isso constitui um problema?
• identificação das diferentes solicitações (requisitos) por parte de todas as pessoas relacionadas com a futura solução, levando em conta as condições limite impostas pela produção, pela operação, pela manutenção e pela reciclagem ou rejeição;
• formular um programa de requisitos;
• identificação das funções técnicas que podem resolver o problema;
• formular conceitos-solução (esboços);
• verificar os conceitos-solução em relação com o programa de requisitos desenvolvido;
• escolher o conceito mais promissor;
• propor (ao cliente) o conceito final de um produto;
• obter a aprovação escrita do cliente;
• fazer a apresentação oral dos resultados obtidos até então.

As solicitações (requisitos) são usadas em três níveis

1. como fonte de critérios para avaliar as diversas soluções possíveis;
2. como ponto de partida para iniciar o processo de elaboração do projeto;
3. como um protocolo de verificação para o produto final.

Um aspecto importante a considerar é o fato de que os recursos são limitados, a saber: as habilidades da equipe, o orçamento aprovado pelo cliente e o tempo disponível. Na Fase II é elaborado o produto real, que pode consistir de hardware, software ou de uma combinação de ambos. Na Fase III o produto é terminado e são produzidos os diferentes documentos, que incluem: um relatório, um manual de instruções para a colocação em uso, para a operação, para a manutenção e para a rejeição.

O envolvimento do corpo de ensino consiste na participação de quatro membros:

• o cliente: um membro do corpo de ensino desempenha o papel de uma pessoa com um problema a ser resolvido, que usualmente é formulado em termos não-técnicos;
• o supervisor: um outro membro do corpo de ensino atua como um consultor sênior que fornece suporte metodológico (leciona formulando questões);
• apoio técnico: assessor técnico ou professor, no laboratório de "implementação";
• gerente do IDP: responsável por todo o projeto.

Ao final do projeto, todos os documentos são submetidos a um comitê de verificação, composto pelos quatro membros do corpo de ensino já mencionados. O projeto é encerrado com uma apresentação oral e, se possível, uma demonstração do produto. Após a apresentação os alunos têm que avaliar suas próprias atividades. Isso implica uma revisão crítica daquilo que fizeram, do que deu errado e da forma pela qual os problemas foram resolvidos. A avaliação encaixa-se razoavelmente bem nos moldes da cultura da avaliação analisados no capítulo anterior. É utilizada uma lista de verificação constituída por três grupos de elementos encabeçados por três questões principais:

• Como os alunos se desempenharam na Fase I (aplicação da metodologia de planejamento)?
• O produto final está no nível técnico que se pode esperar dos alunos nesta fase de seus estudos (Bacharel em Ciências)?
• Como foi a atuação da equipe, no tocante à comunicação (oral e escrita), tanto entre os próprios membros quanto com os demais (cliente, supervisor, outros consultores, etc.) e como eles avaliaram suas próprias atividades?

Com base na análise desses itens, o comitê de verificação formula a avaliação final. Como o departamento exige notas individuais, o comitê traduz a avaliação em notas (uma nota para cada um dos três tópicos mencionados) e uma nota final. O resultado é comunicado aos alunos imediatamente após a deliberação. Somente nos casos em que há evidente discrepância no tocante à contribuição pessoal dos membros da equipe é que o comitê se desvia da norma que consiste em atribuir a mesma nota a ambos os alunos.

Após cinco anos de experiência com este projeto, pode-se concluir que ele conferiu aos alunos uma oportunidade de treinamento no tocante a:

• pensar em termos de conceitos e funcionalidades;
• trabalhar sob rigorosas restrições de tempo;
• comunicar-se efetivamente, dentro e fora da equipe;
• assumir plena responsabilidade pelas decisões tomadas;
• lidar com incertezas.

Justifica-se a conclusão segundo a qual o projeto alcançou grande êxito. Considera-se a possibilidade de ampliar seu escopo incluindo estudantes de outros campos (equipes multidisciplinares) ou formando equipes com alunos das universidades de diferentes países da Europa (equipes multinacionais).

6. Considerações finais

A avaliação do aprendizado dos estudantes tem impacto muito mais amplo que a simples atribuição de notas aos alunos pelo desempenho em exames ou trabalhos escritos. A avaliação está estreitamente relacionada com as metas do ensino da engenharia. Numa sociedade em contínua evolução, tais metas estão sendo permanentemente discutidas e essa discussão se reflete na adaptação dos métodos educacionais. É natural, portanto, que também os métodos de avaliação estejam evoluindo juntamente com o ensino. Inúmeras experiêncis interessantes estão sendo realizadas pelo mundo afora. Os atuais meios de comunicação permitirão que os educadores no campo da engenharia se mantenham informados a respeito das inovações, onde quer que ocorram. Muitas associações dedicadas ao ensino da engenharia, tais como a ASEE, nos Estados Unidos, e a SEFI, na Europa, estão continuamente atentas ao desenvolvimento do ensino, dos métodos educacionais e dos processos de avaliação. Somente mediante um intensivo intercâmbio de experiências será possivel acompanhar o ritmo das exigências em permanente mudança

 

Referências

[1] L. Bucciarelli, Educating the learning practitioner. In: F. Maffioli, M. Horvath and F. Reichl (eds.), "Educating the Engineer for Lifelong Learning; Proc. SEFI Annual Conf., Vienna, 1996", pp. 13-22.

[2] I. Petty, Vision 2020 — Education in the next Millennium. In: A. Hagström (Ed.): "Engineering Education: Rediscovering the Centre; Proc. SEFI Annual Conf., Winterthur and Zürich, 1999", pp. 27-35

[3] C. Levy — Leboyer, L’ambition professionelle et la Mobilité Sociale, Presses Universitaires de France, 1971.

[4] D.A. Kolb, Experiential learning. Experience as the source of learning and development, Prentice Hall, New Yersey, 1984.

[5] ver: http://www.unimaas.nl/~PBL/

[6] L. McDowell, Assessment and learning: some insights from current research. In: J. Daudt and O. Rompelman (eds.): "What have they learned? Assessment of Student Learning", SEFI Document No.23, SEFI, Brussels, 1999, pp. 7-13.

[7] C. Rump, A. Jakobsen and T. Clemmensen, Improving conceptual understanding using qualitative tests. In: J. Daudt and O. Rompelman (eds.): "What have they learned? Assessment of Student Learning", SEFI Document No.23, SEFI, Brussels, 1999, pp. 15-26.

[8] J. Daudt and O. Rompelman (eds.): "What have they learned? Assessment of Student Learning", SEFI Document No.23, SEFI, Brussels, 1999.

[9] F. Kjersdam and S. Enemark, The Aalborg Experiment — project innovation in university education, Aalborg University Press, 1994.

[10] F.K. Fink, Integration of Engineering Practice into Curriculum — 25 years of experience with Problem Based Learning, Proceedings of IEEE conference ‘Frontiers in Education’ (FIE’99), Puerto Rico, November 1999.

(acessível via: http://fairway.ecn.purdue.edu/~fie/fie99/)

[11] O. Rompelman and M.J. Vellekoop, A first year course in integrative learning: a practical example of ‘back to the basics. In: A. Hagström (Ed.): "Engineering Education: Rediscovering the Centre; Proc. SEFI Annual Conf., Winterthur and Zürich, 1999", pp 225-230.

(acessível via: http://bosz.its.tudelft.nl/rompelman/paper-IWEE.htm)

(acessível via: http://bosz.its.tudelft.nl/rompelman/paper-design.htm)

[13] O. Rompelman, The Projeto de Planejamento Integrado in the Delft Electrical Engineering curriculum. In: F. Maffioli, M. Horvath and F. Reichl (eds.), "Educating the Engineer for Lifelong Learning; Proc. SEFI Annual Conf., Vienna, 1996", pp. 333-338.

(acessível via: http://bosz.its.tudelft.nl/rompelman/paper-IDP.htm)

 

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⁽¹⁾ Deve-se notar, entretanto, que o ensino anterior (primário e secundário) constitui um fator importante, que deve ser levado em conta por todos os envolvidos nos cursos universitários de graduação. A simples constatação de que os candidatos sabem (ou deveriam saber) determinadas coisas não é suficiente. Reclamar da falta de preparação dos calouros não irá resolver o problema. Devemos saber lidar com tais deficiências, ou tentar mudar o ensino elementar e médio. A primeira solução é obviamente a mais prática, o que não significa que não devamos, ao mesmo tempo, tentar também a segunda.

⁽²⁾ RLC é a designação genérica dos circuitos elétricos formados apenas pela associação de resistores, indutores e capacitores. (NOTA DO TRADUTOR)

 

 

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Tradução das legendas das figuras:

 

 

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