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GEOMETRIA DESCRITIVA: APLICAÇÃO DE EXERCÍCIO USANDO O HEXAEDRO Marcia de Andrade Sena Souza SENAC/RJ masenas@superig.com.br Resumo Este artigo apresenta uma experiência realizada em curso de graduação de arquitetura no ano letivo de 2010. A experiência foi desenvolvida com o objetivo de melhorar as condições de ensino aprendizagem em sala de aula da disciplina de geometria descritiva, tendo em vista algumas modificações realizadas no curso como a redução de carga horária adotada pela instituição e o aumento do número de alunos por turma. Palavras-chave: Geometria descritiva, hexaedro, ponto, reta e plano. Abstract This work presents an essay applied in an undergraduate architecture course in the year of 2010. The essay was developed in order to achieve better teaching and learning conditions for the discipline of Descriptive Geometry, due to some modifications implanted in this discipline such as reduction of the credit hours and the increase of the numbers of students per class. Keywords: descriptive geometry, hexaedron, point, line and plan. 1 Introdução (título à escolha do autor). Esse trabalho apresenta uma experiência desenvolvida em instituição de ensino superior, curso de graduação em arquitetura, disciplina de geometria descritiva. O contexto de apresentação da disciplina era um período em que os olhares de alguns profissionais da área de desenho, projeto e expressão gráfica focavam experiências na área de computação gráfica, novas ferramentas computacionais como o software Revit, novas versões do AutoCAD, impressoras 3D começando a ocupar espaço na pesquisa de alguns laboratórios, muitas publicações sobre a experiência de Frank Gehry no projeto do Museu Guggenheim de Bilbao entre outras de caráter inovador, novos olhares sobre as possibilidades para realização de projetos com formas complexas. (Souza, 2009) O impacto de tudo isso sobre o currículo das faculdades de arquitetura foi a demanda por revisão curricular para acomodar as novidades e identificar possibilidades para a inclusão de abordagens que permitissem preparar o aspirante a carreira de arquiteto para o desenvolvimento de competências capazes de habilitá-lo para a análise crítica das novas propostas arquitetônicas e para a realização de técnicas inovadoras à concepção de projetos. No contexto de mudanças dessa natureza apresenta-se neste artigo uma experiência na disciplina de geometria descritiva. Tal experiência visou desenvolver nos alunos as habilidades e competências necessárias ao desenvolvimento da visão espacial, da solução de problemas do espaço tridimensional e da representação do espaço tridimensional em suporte bidimensional. Para isso são descritos os agentes participantes da experiência, o desafio a ser superado, o exercício proposto para vencer o desafio, as ferramentas empregadas para apresentar e resolver o problema e a metodologia proposta para apresentação e resolução do problema. São apresentadas também as conclusões extraídas da experiência e apontados desdobramentos possíveis a partir dessa experiência. 2 O desafio: o grupo de alunos, os recursos disponíveis e o tempo A realização da experiência foi desenvolvida com alunos do curso de graduação de arquitetura na disciplina de geometria descritiva. Os alunos do curso apresentavam perfis heterogêneos, variando em relação a fatores como: faixa etária, procedência (escola ou trabalho, muitos já atuando em empresas do setor de projetos ou construção civil), nível de escolaridade, experiência com desenho de qualquer natureza – artístico, geométrico e desenho com ferramenta computacional. A heterogeneidade dos perfis somada a turma com uma frequência variando entre sessenta a oitenta alunos e a redução da carga horária da disciplina de geometria descritiva de dois para um único período, decrescendo de 80 para 40 horas apresentou-se como um desafio ao cumprimento do objetivo da disciplina: desenvolver a visão espacial do aluno, capacitar o aluno a solucionar problemas do espaço tridimensional em suporte bidimensional. Os recursos disponíveis em sala de aula para apresentação da disciplina eram o quadro branco com pilot e retroprojetor com transparências preparadas pelo professor. Descobrir uma forma promover o aprendizado desse aluno com perfis variados sobre o espaço tridimensional representado em suporte bidimensional considerando o tempo e os recursos disponíveis era a questão que se colocava. 3 A bibliografia apresentada aos alunos Para realização da experiência com os alunos foi desenvolvida pesquisa sobre os livros que são normalmente empregados como referências bibliográficas para as disciplinas de geometria descritiva nos cursos de arquitetura, com o objetivo de selecionar alguns a serem recomendados com bibliografia de estudo complementar. Foram pesquisados também alguns sites sobre o assunto. Considera-se fundamental a instrumentação desse aluno para o possível esclarecimento de dúvidas de forma imediata, dada à restrição de tempo para apresentação da disciplina. Os livros foram analisados criticamente quanto a sua eficácia como suporte didático aos alunos com perfis heterogêneos das turmas de GD – geometria descritiva. As análises levaram em conta desde a diagramação das páginas e organização dos assuntos até o tipo de exercício proposto. Os livros do Virgílio Athaíde – Noções de Geometria Descritiva, vol. 1, 2 e 3, foram analisados e o volume 1 foi utilizado como referência bibliográfica para estudo e preparação de algumas aulas. Os livros – Noções de Geometria Descritiva, volumes 1 e 2 do Alfredo Príncipe Junior, foram selecionados como livros de referência para os alunos, em função da forma como o conteúdo é apresentado e da preferência dos alunos do curso de arquitetura por esses livros. Apesar desse cuidado muitos alunos, quando incentivados ao uso dos livros pediram ajuda para entender a abordagem da disciplina no livro. Em sua maioria demostraram pouca habilidade para o estudo complementar individual e por isso foram incentivados a formação de grupos. Para auxiliar o uso do livro alguns sites foram sugeridos para que os alunos visitassem. O fato de esses sites apresentarem imagens em 3D motivou os alunos para o estudo. E a geometria descritiva é uma disciplina curiosa: o aluno briga com ela enquanto não entende o que é apresentado, mas uma vez compreendida ele passa a gostar da disciplina porque percebe sua dimensão para a compreensão do espaço e para soluções de problemas, alguns bastante comuns ao dia à dia da profissão. Foram sugeridos os seguintes sites: 1- Site da Universidade Estadual de Londrina: http://www.mat.uel.br, site bastante didático e apresentado ao aluno como sugestão para estudos complementares sobre ponto reta e plano. Um exemplo do que é apresentado no site e sugerido ao aluno: Raios ortogonais ao plano de projeção incidem sobre os pontos A e B determinando as projeções A1B1. GEOMÉTRICA: Desenho e Geometria On-Line www.mat.uel.br/geometrica Resumo. Maria Bernardete Barison apresenta o ESTUDO DA RETA em Geometria Descritiva. Geométrica vol.2 n.5a Figura 1: Fonte: http://www.mat.uel.br, em 3 de junho de 2013. 2- Site Espaço GD, do Prof. Álvaro Rodrigues da Escola de Belas Artes da UFRJ: http://www.eba.ufrj.br/gd/, também para complementação dos estudos sobre sólidos; Por se tratar de us site dinâmico, as imagens não foram transcritas para este artigo. 3- Site da faculdade de arquitetura da UFRJ: http://www.fau.ufrj.br/gd/ para estudo complementar sobre interseção de sólidos e telhados - exercícios de telhados. Figura2: Fonte: http://www.fau.ufrj.br/gd/, exercício e gabarito, dia 15 de março de 2010, às 20:00h. Outros livros foram pesquisados como, por exemplo, o livro do Professor Gildo Montenegro: Geometria Descritiva, volume 1, que foi empregado para alguns exemplos durante as aulas teóricas, especialmente em abordagem sobre a visão tridimensional. Quanto à bibliografia empregada para a elaboração propriamente dita do exercício tratado neste artigo foram utilizadas algumas anotações e a própria abordagem conceitual das disciplinas do Prof. Cláudio C.P. Soares, geometria gráfica tridimensional II, do curso de pós-graduação em Técnicas de Representação Gráfica da Escola de Belas Artes da UFRJ. A disciplina utiliza o software Auto CAD como ferramenta para representar sólidos e para resolver alguns problemas relativos aos sólidos no espaço. 4 O exercício A primeira aula da turma do curso noturno foi realizada a partir da abordagem clássica de estudo do ponto, primeiro situado no espaço – diedro e depois em épura. Havia a intenção de prosseguir utilizando o mesmo método para apresentação das retas e planos, seguindo a sequência de assuntos conforme o livro do Príncipe Junior. A escolha deste livro foi feita por estar disponível na biblioteca da faculdade e ser facilmente encontrado em sebos no centro de Rio de Janeiro, por um preço acessível, além de ser um livro que os alunos de arquitetura costumam usar para consultas pela facilidade de compreensão. A aplicação do método tradicional de apresentação do conteúdo da disciplina: pontos no diedro utilizando um modelo reduzido de diedro e a posterior apresentação em épura, no quadro com os pontos e suas coordenadas não se mostrou eficaz. O nível de abstração necessário ao aluno do curso de arquitetura para realizar a visualização do ponto no espaço e a transposição para o suporte bidimensional - quadro branco não se concretizou. Numa turma de sessenta alunos isso ficou ainda mais difícil, face a extensão da sala para abrigar os alunos e os recursos disponíveis para um único professor em sala de aula. Depois de constatar o não atingimento dos objetivos da aula e de travar uma conversa com os alunos para saber sobre as dificuldades que estavam encontrando, ocorreu a ideia de apresentar o assunto de forma contextualizada e em um exercício que desafiasse o grupo, utilizando recursos que eles já haviam tido algum contato através de sites, softwares, jogos, etc, de alguma forma já conheciam. A ideia foi propor o problema direto no quadro, sem artifícios que buscassem a visualização em diedro e depois em épura. Se a transposição não era possível, evita- la num primeiro momento pareceu uma alternativa. Partiu-se para um exercício que mostrasse no quadro bidimensional o diedro tridimensional com um poliedro conhecido– o hexaedro. Poliedros – “figuras formadas por quatro ou mais polígonos não situados todos no mesmo plano, tais que cada lado de qualquer deles é também lado de outro” (Pinheiro, 1965), não eram figuras com as quais os alunos estavam familiarizados, salvo o hexaedro usado desde a infância em jogos e brincadeiras. 4.1 A escolha do hexaedro e a constatação da realidade: A preocupação em apesentar a disciplina a partir da solução de um problema apresentado no quadro com a construção de um poliedro conhecido, mostrando passo à passo o surgimento de cada vértice (ponto), aresta (reta) e face (plano) no diedro possibilitou considerar vários assuntos da disciplina de forma sintética e ao mesmo tempo analítica. O aluno acompanhava o processo de construção da forma, entendendo seu surgimento, assimilando as etapas e aceitando os termos ponto, reta, plano e suas designações de forma “quase” natural. A escolha do hexaedro foi, então baseada na suposição de que todos possuíam conhecimento sobre a forma e sobre algum modo de representar esse sólido, um sólido conhecido desde a infância, mostrado em jogos, softwares, propagandas, com abordagem tridimensional já vivenciada de alguma forma fora de sala de aula e na hipótese de que essa escolha favoreceria de alguma maneira o entendimento do conteúdo a ser apresentado. Tal escolha do hexaedro garantia a maior intimidade dos alunos com a forma e consequentemente com o desenvolvimento do exercício. Ocorreu então mais uma surpresa, apesar de conhecer a forma, grande parte dos alunos do curso de graduação em arquitetura não sabiam representar um hexaedro em perspectiva cavaleira, o que parecia ser mais elementar passou a ser parte do conteúdo novo a ser apresentado e empregado na disciplina para abordagem dos assuntos que estão contidos no primeiro volume do livro do Príncipe Jr – ponto, retas e planos. A repetição do processo de construção do hexaedro no diedro por três aulas garantiu a conquista do aprendizado sobre a sua representação pelos alunos, e somado a isso apresentou-se o conteúdo previsto para as 3 aulas da disciplina: ponto, reta e plano. 4.2 Apresentação e resolução do exercício A formulação do exercício partiu da representação no quadro do diedro seguida da marcação dos pontos dados por suas coordenadas, inicialmente sem esclarecimento algum sobre seu significado e aplicação na épura. A figura apresentada a seguir mostra o hexaedro depois de representado. (Fig: 3) Figura 3: Imagem de construção do hexágono – plano horizontal da base inferior Evitou-se naquele momento despertar dúvidas ou perguntas que comprometessem o objetivo do exercício. O hexaedro foi representado paralelo aos planos horizontal e vertical de projeção, seus vértices eram os pontos com coordenadas dadas. A marcação dos pontos e sua união, seguindo a sequencia do alfabeto, levaram ao surgimento da figura do hexaedro. Os alunos foram convidados a observar enquanto o hexaedro era representado no diedro (Figs. 3, 4, 5 e 6). As coordenadas dos pontos foram exibidas uma a uma por extenso, à medida que cada vértice do hexaedro era marcado e nomeado no primeiro diedro. Todo o processo foi muito cauteloso e lento suficiente para que todos pudessem acompanhar. Figura 4: Imagem de construção do hexágono – plano horizontal da base inferior A representação do hexaedro, a visualização da sua imagem a partir da união de pontos dados por coordenadas, de forma a garantir o paralelismo de suas arestas e faces, viabilizou recordar ou apresentar o vocabulário necessário à realização do exercício. Figura 5 e 6: Imagens de etapas da construção do hexágono Conceitos relativos a posição das retas e planos, tais como: paralelismos, perpendicularismos, etc, foram tratados com naturalidade a partir do exemplo de sólido reconhecido. Esse processo de representação do hexaedro na mesma posição no diedro – com as mesmas coordenadas (Tab:1), foi repetido na segunda aula quando foram apresentadas as retas. Tabela 1: Coordenadas dos vértices do hexaedro (Fig.:2) Ponto (Abcissa; Afastamento; Cota) (A) (2;2;2)) (B) (6;2;2) (C) (6;6;2) (D) (2,6,2) (E) (2;2;6) (F) (6;2;6) (G) (6;6;6) (H) (2;6;6) Depois de marcar todos os pontos os mesmos foram unidos chegando-se então a representação das retas que foram também nomeadas uma a uma e lançadas em uma tabela (Tab: 2) onde sua posição em relação aos planos de projeção foi registrada. As arestas representadas por retas com posições distintas permitiram apresentar os vários tipos e suas classificações. A posição das retas em relação aos planos π e π’ sugeriam as características das projeções ortogonais. Na terceira aula foi realizado o mesmo procedimentopara apresentar os planos, que foram dispostos numa tabela (Tab: 3) e informadas suas posições em relação aos planos de projeção. O hexaedro e suas faces deram lugar ao reconhecimento dos planos em várias posições e foram também nomeados. Tabela 2: Classificação das retas do hexaedro (Fig.:2) Classificação das retas Retas Posição em relação π Posição em relação π’ Posição em relação π” Fronto- horizontal (AB, EF, DC, HG) Paralela Paralela Perpendicular Topo (AD, BC, FG, EH) Paralela Perpendicular Paralela Vertical (AE, BF, CG, DH) Perpendicular Paralela Paralela Frontal (AF, BE, DG, CH) Oblíqua Paralela Oblíqua Horizontal (AC, BD, EG, FH) Paralela Oblíqua Oblíqua Perfil (ED, AH, BG, FC) Oblíqua Oblíqua Paralela Genérica (AG, DF, CE, BH) Oblíqua Oblíqua Oblíqua O mesmo foi feito com os planos, que foram apresentados (eram destacados aos pares para seu reconhecimento na figura) (Fig: 7) e logo em seguida dispostos numa tabela (Tab: 3) e informadas suas posições em relação aos planos de projeção. Figura 7: Imagem da apresentação dos planos em destaque Tabela 3: Classificação dos planos do hexaedro (Fig.:2) Classificação das planos Faces Posição em relação π Posição em relação π’ Posição em relação π” Horizontal ABCD Paralela Perpendicular Perpendicular Horizontal EFGH Paralela Perpendicular Perpendicular Frontal ABFE (Frontal) Perpendicular Paralela Perpendicular Frontal DCGH Perpendicular Paralela Perpendicular Perfil ADHE Perpendicular Perpendicular Paralela Perfil BCGF Perpendicular Perpendicular Paralela A partir da exibição de todas as informações no quadro, realizou-se a explicação sobre o objetivo do exercício como um todo. Essa revisão passo à passo convidou os alunos a perceberem como deveriam utilizar um pensamento de análise e síntese ao conhecerem um problema relacionado a forma no espaço. Destacou-se a importância de conhecer a posição dos elementos da forma no espaço e a importância do diedro foi reconhecida. 4.3 Resultados alcançados O desenvolvimento, do trabalho possibilitou alguns resultados relacionados às habilidades e competências propostos para disciplina, a saber: 1) A visão espacial do aluno; 2) A solução de problemas do espaço tridimensional 3) A representação do espaço tridimensional em suporte bidimensional. Tais objetivos foram considerados como atingidos com sucesso a partir do resultado de 100% de aprovação dos alunos na disciplina e levando-se em conta os exercícios de avaliação propostos: Elaboração de maquete de escada no diedro com reconhecimento de retas e planos – exercício realizado em grupo; Exercício de resolução de telhado – exercício individual; Resolução e problema – prova ( avaliação de conteúdo individual). 5 Conclusão A ideia de propor uma única forma e sua repetição para apresentar os conteúdos da disciplina levaram a algumas considerações: A primeira delas foi a redução do tempo para apresentação do conteúdo previsto para o período e consequentemente a possiblidade de dispor e mais tempo para aplicação de exercícios e solução de dúvidas nas turmas. Ponto, reta e plano foram apresentados utilizando o hexaedro. O sólido escolhido facilitou a demonstração da aplicação em arquitetura, para visualização de escadas, edificações, telhados e outros elementos de arquitetura. A aplicação da maquete consolidou o conhecimento e convenceu os alunos da importância da disciplina para o curso de arquitetura. A simples demonstração de um corte realizado por um plano frontal sobre o hexaedro viabilizou aumentar a complexidade da forma a ser estudada e encaminhou o aluno com mais segurança para o estudo da disciplina de desenho de arquitetura e projeto. A inscrição de sólidos de formas variadas no interior de um hexaedro proporcionou aos alunos maior facilidade para a visualização das projeções desses sólidos. O estudo da divisão de telhados em águas foi possível graças ao uso dessa forma como forma básica para a instalação de um telhado seguido da interseção de várias formas semelhantes; Referências PINHEIRO, V.A. “Noções de Geometria Descritiva”. Volume III. (p.1). Ed. Ao Livro Técnico. RJ, 1965. SOUZA, M. A. S, “Um estudo sobre os recursos gráficos computacionais empregados no projeto de arquitetura do Museu Guggenheim de Bilbao”, Monografia – Curso de Pós-graduação em Técnicas de Representação Gráfica, EBA/UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, 2009.
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