introdução à engenharia.

Prévia do material em texto

Introdução
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM:
Encontrar meios de solucionar problemas relacionados à engenharia.
Aprendizagem é relativo aos vários meios pelos quais os indivíduos adquirem habilidades e conhecimentos, que possibilitam a conversão da aprendizagem individual em aprendizagem organizacional. Os objetivos da aprendizagem são, de acordo com a taxonomia de Bloom, as possibilidades de aprendizagem, que são divididas em três domínios: 
Domínio cognitivo (ligados a conhecimentos, informações ou capacidades intelectuais);
 Domínio afetivo, (relacionados a sentimentos, emoções, gostos ou atitudes); 
Domínio psicomotor (abrange as habilidades de execução de tarefas que envolvem o aparelho motor).
No domínio cognitivo temos as habilidades de memorização, compreensão, aplicação, análise, síntese, onde se estabelece padrões, e a avaliação que julga com base em evidência interna ou em critérios externos.No domínio afetivo temos habilidades de receptividade, resposta, valorização, organização e caracterização, a internalização de valores. No domínio psicomotor apresentamos habilidades relacionadas a movimentos básicos fundamentais, movimentos reflexos, habilidades perceptivas e físicas e a comunicação não discursiva. 
Competência são os recursos, conhecimentos, habilidades e atitudes, para gerar e gerenciar aperfeiçoamentos em determinadas funções. Em outras palavras, a competência pode ser tratada como um armazenamento de recursos. A noção de competência pode ser relacionada ao agir, saber, mobilizar recursos, integrar saberes múltiplos, saber aprender, se engajar, assumir responsabilidades, ter visão estratégica.
Há uma clara relação entre o processo de aprendizagem e a formação e desenvolvimento de competências, já que para que a organização saiba que competências desenvolver, é preciso que se tenha conhecimento de sua estrutura interna, do ambiente externo e de sua interação com mesmo. 
Competência e o processo de aprendizado
 Basicamente, a prática da engenharia consiste em usar a criatividade humana para resolver problemas técnicos. O objetivo da formação de um engenheiro é permitir que os estudantes se tornem engenheiros competentes. O que significa ser competente em alguma coisa? O dicionário Aurélio define competência como “qualidade de quem é capaz de apreciar e resolver certo assunto, fazer determinada coisa; capacidade, habilidade, aptidão”. Reconhecemos as pessoas que são competentes em uma determinada área pela capacidade de encontrar rapidamente soluções eficazes para problemas difíceis.
 O que distingue um individuo competente de um novato é a sua capacidade de acessar e usar sua memória a longo prazo para determinada situação. Os indivíduos competentes tem a capacidade muito maior que os novatos de localizar as informação relevantes para um determinado problema e aplicá-las. Problemas complexos para um novato podem parecer muito simples para um individuo competente.
 O processo de aprendizagem de um assunto pode ser dividido em três fazes, que vamos chamar de fase de exposição, fase de associação e fase de automatismo. Quando o estudante usa os conceitos na fase de associação, suas ações se tornam cada vez mais automáticas. Fatos individuais se unem intimamente em padrões e pedaços de conhecimento de nível mais elevado. Enquanto na fase de exposição o estudante tem consciência nítida do processo de buscar cada fato na memória, na fase automática o estudante executa tarefas complexas sem tomar consciência dos passos individuais e muitas vezes têm dificuldade para explicar como ou porque executou determinada tarefa.
O que você sabe? Níveis de entendimento
 O objetivo do processo de aprendizado é adquirir um conhecimento profundo e significativo de um campo de conhecimento. Esse entendimento profundo foi descrito como uma hierarquia de resultados do processo de aprendizado, que vai dos mais simples aos mais complexos, conhecida como Taxonomia de Bloom. Essa define seis níveis de entendimento, que são ordenados do mais simples, que envolvem apenas um conhecimento superficial, ate o mais complexo, que corresponde a um conhecimento profundo do assunto.
 Para estudar a Taxonomia de Bloom é necessário fazer algumas ressalvas:
Os níveis de taxonomia medem o grau de entendimento de um assunto especifico e não a capacidade cognitiva geral de um estudante. Todo mundo conhece melhor certas áreas do que outras. Embora isso apareça obvio, um dos perigos de usar essa escala de avaliação é que alguns estudantes podem associar uma “nota” baixa à falta de inteligência, o que pode fazê-los desanimar, tornando mais difícil o aprendizado.
Se o grau de “entendimento” (capacidade de compreender o significado de um conceito) está baixo, é preciso ter em mente que alguns conceitos são realmente difíceis de entender. Em muitas situações, devemos nos contentar com o conhecimento prático que permita aplicar o conceito, mesmo que não sejamos capazes de compreendê-lo perfeitamente. A ideia de conhecimento prático está presente em todos os níveis da taxonomia.
Na prática a solução de problemas requer entendimento em todos os níveis. O planejamento de estratégias e a tomada de decisões, os dois níveis mais elevados da taxonomia, estão presentes em quase tudo que fazemos. Como a maioria dos problemas tem vários aspectos, deve-se perguntar que habilidade especifica se aplica a que parte do problema.
Conhecimento – busca de fatos
 Embora o nome possa sugerir um nível mais elevado de entendimento, “conhecimento” é simplesmente a capacidade de buscar fatos na memória, de acordo com a Taxonomia de Bloom. Esses fatos podem ser detalhes isolados como nomes, datas e lugares, fórmulas matemáticas ou mesmo teorias completas, mas o entendimento no nível de “conhecimento” envolve apenas a capacidade de trazer esses fatos à mente.
Compreensão: entendimento do significado
 Consiste em entender o significado de um conceito. Para demonstrar compreensão, é preciso explicar o conceito ou traduzi-lo de uma forma para outra, como acontece quando substituímos um problema descrito em palavras por uma equação.
Aplicação: uso em novas situações
 Aplicar um conceito é definido como usá-lo em uma situação nova. O nível “aplicação” do entendimento consiste reconhecer que certa regra, lei ou equação aprendida pode ser usada para resolver problemas. A aplicação se baseia nos níveis de entendimento anteriores, já que não é possível aplicar um conceito sem conhecê-lo e compreendê-lo.
Análise: divisão em partes
 É a capacidade de dividir um conceito em partes. A análise requer não só a capacidade de compreender conceitos isolados e aplicá-los, mas a compreensão da relação entre conceitos. Também envolve a capacidade de tirar conclusões a partir de uma série de fatos.
Síntese: integração de várias partes
 Síntese é a capacidade de reunir várias partes para formar um todo. Este “todo” pode ser praticamente qualquer coisa: uma planta arquitetônica, um relatório, a demonstração de um teorema, um romance, uma peça musical, etc. A síntese requer um alto grau de intuição e a capacidade de montar novas estruturas.
Avaliação: uso do bom senso para chegar a uma decisão
 Avaliar é usar o bom senso para julgar o valor de uma ideia. a ideia principal que distingue uma simples comparação de uma avaliação é o uso do bom senso, que envolve variáveis como risco e incerteza. Ao contrario da comparação, a comparação requer a capacidade de visualizar diferentes cenários, analisar possíveis resultados e escolher a opção mais adequada para obter os resultados desejados.
Responsabilidades sociais da tomada de decisões
 A capacidade de fazer avaliações corretas é uma das qualidades mais importantes de um engenheiro. Essa capacidade surge apenas com experiência, e algumas das experiências mais valiosas acontecem quando as coisas dão errado. Dessa forma, deve-se haver uma concordância precisa se aquele resultado realmente solucionaráos problemas, pois, se não, poderá ocorrer problemas maiores posteriormente.
Como obter bons resultados no aprendizado
 Um estudo feito pelo National Research Counsil (NRS), no final da década de 1990 fala um pouco sobre como as pessoas aprendem e das melhores formas de ensinar disciplinas, o que ajuda tanto instrutores como estudantes. A seguir, irá ser considerado alguns pontos desse estudo.
Prepare-se para aprender
 A primeira recomendação do NRC trem a ver com o que o aluno já sabe ao começar a estudar novos assuntos. Uma das conclusões principais é que aluno deve se preparar antes de estudar novos tópicos.
Esteja física e mentalmente preparado. Ao in içar o processo de aprendizado, deve-se estar concentrado no que está fazendo. No primeiro processo de aprendizado, o nível de exposição, é oferecido no máximo de alguns segundos para transferir o que se ouviu e viu da memória de curto prazo para a memória de longo prazo. É essencial também minimizar qualquer impedimento físico do aprendizado.
Faca um balanço do que você já sabe. Para se preparar para aprender um tópico novo, deve-se primeiro rever o que já sabe do assunto, adquirir uma ideia do que ainda não se sabe e “lixar” alguns dos pontos aos quais estará se atrelando novos conhecimentos. Mesmo um pequeno tempo gasto para rever conhecimentos antigos e passar os olhos nos novos conhecimentos pode ajuda4r a estabelecer uma boa ligação entre os dois.
Reconheça os conceitos errôneos. Além de tomar conhecimento do que sabe, é importante que você reconheça que existem coisas que se pensa que sabe, mas que foram entendidas incorretamente.
Adquira conhecimentos sólidos
 A segunda série de recomendações do estudo do NRC tem a ver com o tipo de estrutura que deve-se montar para sustentar o aprendizado. O primeiro requisito é que se tenha uma “base solida de conhecimentos”. Para isso, precisa-se ter acesso a um numero suficiente de informações e compreender bem essas informações.
Sobrecarga de informações. O estudo revela que os engenheiros e estudantes de engenharia se darão melhor na carreira se conhecerem profundamente um pequeno numero de conceitos em vez de conhecer superficialmente um grande número.
Metacognição: avalie o seu entendimento
 A terceira recomendação do NRC diz respeito à “metacognação”, uma autoavaliação do grau de entendimento que constitui um ingrediente básico para o desenvolvimento de um estudante como pensador independente. A metacognação tem dois aspectos, o primeiro é um entendimento básico de coimo a “máquina cognitiva” funciona, para que se possa usá-la com eficiência. O segundo é levar a cabo um dialogo interno no qual se acompanha o entendimento do assunto e gera novas perguntas que levam a um melhor entendimento.
 Mapas conceituais e níveis de entendimento: Há duas vantagens de desenhar um mapa conceitual: provocar um diálogo interno e fomentar uma compreensão mais profunda do assunto. Quando tenta-se fazer uma lista de conceitos e relações de memória antes de recorrer às fontes de consulta, está se testando no nível de conhecimento da Taxonomia de Bloom. O próprio ato de desenhar um mapa conceitual nos obrigar a apresentar as informações de outra forma, o que testa o entendimento do assunto no nível de compreensão. Desenhar um mapa conceitual envolve o estudante em um processo que testa metodicamente o grau de entendimento e estimula o tipo de perguntas que podem contribuir párea melhorá-lo.
 Troca de papéis - Discutir ideias com um amigo é, naturalmente, uma excelente forma de avaliar e melhorar o entendimento. O estudo do NRC recomenda o uso de um método especifico de discussão chamado “troca de papéis”. Nesse método a pessoa desempenha o papel de professor, explicandpo o assunto a outra pessoa, que desempenha o pael de aluno e faz perguntyas
Classificação de problemas e deveres de casa: Outra atividade metacognitiva é classificar problemas e deveres de casa em termos do conteúdo e do nível de conhecimento que pressupõe. Quando se está “empacado” em um dever de casa ou um exame, esse tipo de análise pode ajudar a sair do impasse. 
Estratégia para resolver problemas
 Os engenheiros resolvem problemas. Uma das atividades mais importantes que os engenheiros precisam desenvolver é a capacidade de encontrar soluções para problemas mal definidos e que podem ter muitas soluções aceitáveis. Muitos problemas propostos ao estudante no ambiente acadêmico tem apenas uma resposta “certa”. A maioria dos problemas de engenharia, por outro lado, são problemas abertos, com muitas soluções possíveis. Para chegar a uma solução os engenheiros precisam usar estratégias que fechem o problema, como a de supor conhecidos os valores de algumas variáveis, usando estimativas ou simples palpites.
 Nessa seção, apresenta-se uma estratégia para resolver muitos dos tipos de problemas que você vai encontrar, tanto na escola como no trabalho. A estratégia tem oito etapas – sete etapas de trabalho e uma etapa de motivação:
Eu posso
Definir
Explorar
Planejar
Implementar
Verificar
Generalizar
Apresentar resultados
Solução de problemas, etapa zero: eu posso – o primeiro passo apar aprender é estar preparado, e isso inclui uma atitude positiva. Tente encarar cada problema como um desafio e não desista facilmente.
Solução de problemas, primeira etapa: definir – antes de tentar resolver um problema é importante ter certeza de que ele foi compreendido perfeitamente. Identifique os dados: o enunciado de um problema contém algumas informações que ajudam a defini-lo, ou seja, os dados a respeito da situação. Às vezes essas informações são fornecidas explicitamente, mas outras vezes são implícitas. Uma leitura atenta do enunciado muitas vezes ajuda a descobrir fatos a respeito do problema que não eram óbvios inicialmente. Identifique as incógnitas: todo problema possui pelo menos uma incógnita, que constitui a resposta do problema. Simplifique o enunciado: escreva o enunciado do problema em termos de dados e incógnitos identificados nos passos anteriores.
Solução de problemas, segunda etapa: explorar - Esta etapa do processo de solução de problemas pode ser vista como uma fase de pré-planejamento, na qual paramos para verificar o que realmente está sendo pedido, que informações são necessárias e que estratégias gerais podem ser usadas.
Solução de problemas, terceira etapa: planejar – planejar é determinar quais são os passos necessários para resolver um problema antes de começar a implementá-los. Começar a resolver um problema sem planejar raramente polpa tempo e quase sempre produz resultados duvidosos, que são notoriament4e difíceis de corrigir. Entretanto, embora evite problemas futuros, o planejamento é a fase mais árdua do processo de solução de problemas, pois depende da capacidade de analisar o problema, encontrar um método de resolvê-lo e avaliar a probabilidade de que o método funcione.
Solução de problemas, quarta etapa: implementar - este é o estágio de implementação, no qual resolve-se equações, escreve o programa de computados ou monta o circuito. Embora o planejamento torne a implementação muito mais fácil, como já foi observado você poderá encontrar, eventualmente, problemas no estágio de implementação que o forcem a voltar a trás e mudar de planos.
Solução de problemas, quinta etapa: verificar – depois de encontrar a solução de um problema, precisa haver o convencimento mutuo de que a resposta esta correta. A primeira pessoa que deve verificar a resposta é o próprio individuo atuante. Na prática, geralmente é necessário usar uma serie de recursos para verificar se uma solução é razoável antes de implementá-la ou divulga-la.
Solução de problemas, sexta etapa: generalizar – é fundamental que o estudante aprenda com a experiência própria. Devem-se considerar questões relacionadas tanto ao problema quanto ao processo usado para resolvê-lo, como por exemplo: que fatos específicos aprendi ao resolver esse problema? Elepoderia ter sido resolvido de modo mais eficaz? Cometi algum erro ou engano que devo tomar cuidado para n repetir? (entre outras)
Solução de problemas, sétima etapa: apresentar os resultados – as comunidades e palestras desempenham um papel muito importante na pratica da engenharia. Isso acontece porque a engenharia é uma profissão ao mesmo tempo social e técnica. Os engenheiros devem ser capazes de se comunicar com os colegas em uma linguagem técnica apropriada e precisa, mas também devem ser capazes de discutir suas recomendações com pessoas de outras áreas, como funcionários do governo e possíveis investigadores. É bom se esforçar em ser calmo, fornecer instruções detalhadas e ser caprichosos.
Heurística
 Georg Pólya, como professor de Stanford, sentia vontade de explicar para seus alunos o processo de solução de problemas, o que o levou a escrever o livro A arte de resolver problemas. Pólya expõe seu método na forma de dialogo entre um professor e um aluno, que ele explica da seguinte forma: “O melhor que um professor pode fazer por um aluno é arranjar para ele, através de uma ajuda discreta, uma ideia brilhante. As questões e sugestões discutidas tendem a estimular esse tipo de ideia.”. As questões e sugestões que Pólya apresenta são regras de bolso para solução de problemas, chamadas heurísticas. Uma das habilidades mais importantes que um aluno pode desenvolver é a capacidade de se tronar seu próprio professor. Quando estiver “empacado” em um problema, deve se tentar travar u dialogo interno com seu aluno, usando esta lista de heurísticas como guia para produzir essa “ideia brilhante”.
Escreva no papel: a capacidade limitada da memória de curto prazo torna muito difícil resolver de cabeça problemas com mais do que alguns conceitos. Não confie na memória; anote as ideia no papel.
Escreva em termos mais simples: um problema em termos mais simples ajuda a melhorar a compreensão e eliminar informações irrelevantes.
Faça uma figura: durante o processo de solução é interessante desenhar novas figuras, o que é apenas uma variante do processo de descrever o problema em termos mais simples.
Você conhece um problema parecido?: Esta é provavelmente a heurística mais usada: procurar um problema que se pareça com o que está se tentando resolver. Resolver um problema fora de contexto é certamente mais difícil e a dificuldade de encontrar um problema semelhante também é maior. Existem vários pontos que os problemas podem ter em comum; o segredo é descobrir um problema que esteja relacionado ao problema em curso de uma forma que ajude a obter a solução.
Divida para conquistar: dividir um problema complexo em pedaços que possam ser resolvidos independentemente é uma habilidade essencial para um engenheiro. É também uma habilidade difícil, pois exige um entendimento dos conceitos centrais do problema ao nível de analise.
Verifique se existem restrições desnecessárias: pode ocorrer do problema se tornar mais difícil do que parece quando se fazem restrições desnecessárias. Essa heurística pode ser chamada de “sair da casca”.
Discuta: discutir o problema com outra pessoa pode ajudar a sair de um impasse. O simples fato de descrever o problema para alguém pode abrir novas ideias. Pode se comunicar com amigos, professores, monitores, etc.
Tente resolver uma versão simplificada do problema ou um problema mais simples do mesmo tipo: formular e desenvolver um versão simplificada do problema,, que seja mais fácil de resolver, ajuda a discernir um padrão que pode ser usado no problema maior. Resolver um problema mais simples que conserve algumas ideias do problema original, pode fornecer as ideias que você precisa para resolver o problema mais complexo.
Mude de perspectiva: examinar um problema de uma perspectiva diferente pode levar a uma solução inesperada.
Comece pelas partes mais fáceis: os problemas com muitas partes podem parecer difíceis apenas por causa do tamanho, mesmo que muitas partes sejam fáceis. Fazer as partes fáceis primeiro pode tornar o problema mais amigável, além de aumentar a confiança e o animo.
Mude a representação: a representação de um problema é uma estrutura lógica que relaciona as partes de um problema de uma forma que facilita a resolução. Ter uma boa representação é essencial para resolver um problema. (“Mude de plano”, “Siga seus palpites”, “Faça uma pausa” também são algumas heurísticas).
Conclusão
Então, para resolver problemas de engenharia, precisamos: 
Formular o problema;
Formular hipóteses;
Formular possíveis ideias para o projeto;
Buscar soluções;
Planejar e programar atividades;
Usar recursos com eficiência;
Organizar os componentes e atividades de um grupo de trabalho.
 Decompor o problema em partes para serem resolvidos um por vez, e no final recombinados e sempre imaginar a solução do problema, mesmo que seja de uma forma abstrata, vai ajudar a visualizar possíveis respostas. Tente! Se não deu certo da forma convencional, tente o contrário, faça o caminho inverso, acaba-se encontrando solução no meio do caminho Utilizando desses passos fica mais fácil solucionar os problemas que venham a aparecer.
Referências Bibliográficas.
Introdução à Engenharia - Modelagem e Solução de Problemas – Brockman.
http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-19652009000300010
http://www.escoladavida.eng.br/mecfluquimica/planejamento_12011/solucionando_problemas_na_engenharia.