Práticas pedagógicas remotas em Engenharia - Volume 2

ORGANIZADORES

ADEMAR GONÇALVES DA COSTA JUNIOR ALAN KARDEK RÊGO SEGUNDO

JOSÉ ALBERTO NAVES COCOTA JUNIOR ÍCARO BEZERRA QUEIROZ DE ARAÚJO

PRÁTICAS PEDAGÓGICAS

REMOTAS EM ENGENHARIA

ESTUDOS DE CASOS EM SISTEMAS DE CONTROLE

Organizadores

AdemarGonçalvesdaCostaJunior

AlanKardekRêgoSegundo JoséAlbertoNavesCocotaJunior ÍcaroBezerraQueirozdeAraújo

PRÁTICASPEDAGÓGICASREMOTAS

EMENGENHARIA

Estudosdecasosemsistemasdecontrole volume2

PráticaspedagógicasremotasemEngenharia:estudosdecasosemsistemasdecontrole,volume2 © 2024AdemarGonçalvesdaCostaJunior,AlanKardekRêgoSegundo,JoséAlbertoNaves CocotaJunioreÍcaroBezerraQueirozdeAraújo(organizadores)

EditoraEdgardBlücherLtda.

Publisher EdgardBlücher

Editores EduardoBlüchereJonatasEliakim

Coordenaçãoeditorial AndressaLira

Produçãoeditorial ArianaCorrêa

Revisãodetexto MaurícioKatayama

Diagramação HorizonSoluçõesEditoriais

Capa LeandroCunha

Imagemdacapa iStockphoto

EditoraBlucher

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SegundooNovoAcordoOrtográfico,conforme6.ed.do VocabulárioOrtográficodaLíngua Portuguesa,AcademiaBrasileiradeLetras,julhode2021.Éproibidaareproduçãototalouparcial porquaisquermeiossemautorizaçãoescritadaeditora.TodososdireitosreservadospelaEditora EdgardBlücherLtda.

DadosInternacionaisdeCatalogaçãonaPublicação(CIP)

AngélicaIlacquaCRB-8/7057

PráticaspedagógicasremotasemEngenharia:estudosdecasosemsistemasdecontrole: volume2/organizadoporAdemarGonçalvesdaCostaJunior...[etal]–SãoPaulo:Blucher, 2024.

230p.:il.(SBAPress)

Bibliografia

ISBN978-85-212-2139-5

1.Engenharia–Estudoeensino2.EnsinoàdistânciaI.CostaJunior,AdemarGonçalvesda 23-5984CDD620.007

Índiceparacatálogosistemático:1.Engenharia–Estudoeensino

Capítulo

1

Suítedeaplicativoswebvoltadospara

oensinodesistemasdecontrole

AllandeMedeirosMartins

ÍcaroBezerraQueirozdeAraújo

AdemarGonçalvesdaCostaJunior

1.1 Introdução

Emdiversassituaçõesdentrodoambientedeensinoeaprendizagem,asmetodologiasdeaulapuramenteexpositivasaindasãoutilizadaspelosdocentes.Em geral,nasdisciplinasdesistemasdecontrolesãoutilizadasasmetodologiaspassivasdeensino(eemalgunscasosunicamenteteóricas)paratemascomoalocalizaçãodepolosesuarelaçãocomarespostadesistemaslineares,sistemadeespaço deestadosousistemascontroladosporcomputador.

CitandoDemo(2015) apud Moreira etal. (2016,p.58):

Tradicionalmente,disciplinasacadêmicassãoministradasseguindo aclássicaformadeensino:docentes“ensinando”conhecimento “morto”,edesenvolvendoemslidesdePowerPointsíntesesdosconteúdosdasdisciplinas,queestimulamodesinteressedosalunos,que os“assistem”passivosouativos,escondendoossmartphones,entretidosnasconversasdosgruposdeWhatsAppounoFacebook.Isso provocanosestudantesdecepçõesplurais,inclusive,comaescolhada profissãodeengenheiro.

Bazzo(2017,p.99-100)afirmaque:

[...]tradicionalmenteconsidera-seemespecialnaáreatécnica,oaluno comoumrecipientevaziodeconhecimentos,técnicosecientíficos.

[...]asaulasformaiseosconteúdosdisciplinaressãoapresentadossegundoumahierarquiabemdefinida,naqualospapéisaseremdesempenhadospelosseusparticipantesestariamhistoricamentedefinidos.

AindaBazzo(2017,p.100)continua:

Nestemodelo,oprofessor,detentordoconhecimento,éocentrode ondeirradiamtodasasaçõesemsaladeaula.Éelequemdefineos ritmoseasintensidadescomquesedevedesenrolaraprogramação didática.Deletambémseesperaumareproduçãolimpaeprecisadas formulaçõescanônicas,ouseja,daquelassoluçõesclássicas,isentas portantodoserrossuperados[...]intentandoserneutrasporserem estritamentetécnicas.

Porém,paraoscursosdeEngenharia,existeumatendênciacrescentecom relaçãoàimplementaçãodemetodologiasativasdeensino.Aindanesseponto,é possívelcitaraResoluçãon◦ 2,de24deabrilde2019(CNE,2019),queestimula aadoçãodemetodologiasparaaprendizagemativadosalunos.

ExistemdiversasmetodologiasativassendoutilizadasemcursosdeEngenhariaaoredordomundocomalgumaimplementaçãonoBrasil,comexemplosque podemsercitados:aAprendizagemBaseadaemProblemaseemProjetos(ProblemandProjectBasedLearning)(Bender,2014;Moallem;Hung;Dabbagh, 2019);aInstruçãopelosColegas(PeerInstruction)(Mazur,2015);aAprendizagemInvertida(FlippedLearning)(Talbert,2017);aSaladeAulaInvertida(FlippedClassroom)(Bergmann;Sams,2019),entreoutras(ElmôrFilho,2019;Leal; Miranda;Nova,2017;Nogueira etal.,2020).

AspossibilidadesdeusodasmetodologiasativasnoscursosdeEngenharia vãoaoencontrodoqueseesperadosegressosnomercadodetrabalhoatual,intuitivamentedentrodocontextodaIndústria4.0esuaspossíveisderivações(por exemplo,Agricultura4.0,Saneamento4.0,Educação4.0,entreoutrostermos).

SegundoJacintho(2018,p.154),“[...]oalunotambéméresponsávelpela construçãodeseucurrículo,dadoseugraudeliberdade.Éessanovaatribuiçãoqueaumentaopapeldosalunoscomosujeitosnoprocessodeensino-

Capítulo

2

Weblabs:experimentoseestratégias

remotasparaensino-aprendizagemna

áreadecontroledeprocessos

WândersondeOliveiraAssis

AlessandraDutraCoelho

HugodaSilvaBernardesGonçalves

2.1 Introdução

Oimpactomundialresultantedapandemiadecovid-19levouaumagrande mudançanoestilodevidaetambémnosistemadeensino.Oimpactodessas mudançasultrapassouasfronteirasdasaladeaulaafetandotambémasrelações detrabalhocomatendênciadeadoçãodehoráriosmaisflexíveiseocrescente aumentodotrabalhoemhomeoffice(Spurk;Straub,2020).Certamente,operíodopandêmicovividoteráimpactossignificativoseaindanãocompletamente dimensionadossobreasociedade(Negri etal.,2021).

Éesperadoqueoensinosuperior,deummodogeral,nuncamaissejaomesmo depoisdapandemia(Khaddage;Fayad;Moussallem;2020).Duranteesseperíododeafastamentosocial,novasalternativasdeensino-aprendizagemcomo empregodetecnologiaspassaramafazerpartedocotidianodosprofessores.Para ajudaraconterosimpactos,asuniversidadeseasescolasprecisaramadotarestratégias,comoaaprendizagemonline,oensinoadistânciaeoensinohíbrido.

Algunsrecursosquevêmsendoempregadoscomoalternativasincluem:i)uso deambientesvirtuaisdeaprendizagem(AVA)eaplicativosdevideoconferência

(Cavus;Sekyere-Asiedu,2021;Kurbakova;Volkova;Kurbakova,2020;Moise et al.,2021);ii)armazenamentonanuvem,porexemplo lives,aulastradicionaisna lousamasgravadas, podcasts evideoaulas(Gullino;Shtebunaev;Wakerley,2022);

iii)usodesoftwaresdesimulação,empregodeferramentaseaplicaçõesdelaboratóriosremotos(Assis;Coelho,2019);iv)atividadesdeaprendizagemativacomaulasemgruporealizadasdeformavirtual(Hernández-de-Menéndez etal.,2019);v) recursosinterativostaiscomo quizzes,jogos,entreoutros(Muniady;Ali,2020).

Háumagrandeinfinidadedeoportunidadeserecursosdidáticosdisponíveis. Muitasvezes,aprincipaldificuldadeéconseguirdefiniraalternativaquemelhor seencaixanotemaaserabordadonadisciplinaouemumcursoespecífico.E umgrandedesafioéencontraramelhorformadeavaliaroaprendizadodoaluno (Asgari etal.,2021;Torres-Madroñero;Torres-Madroñero;Botero,2020).

Independentedaferramentautilizadaparaoensino-aprendizado,tornou-se evidenteaintensamobilizaçãodosprofissionaisdeensino,incluindoosestudantes,nãomedindoesforçosparaqueasaulaseasatividadespudessemserrealizadasonline,commediaçãoportecnologias.Contudo,éprecisodestacarquefatorescomoamotivação,ainteraçãofísica,osrecursostecnológicosavançados,o feedbackcontínuoeaproximidadecomoprofessorsãoimplicaçõesquedevem serpensadasparaamelhoriaemumprocessodeensinoedeaprendizagemque atendaaumaeducaçãodequalidade(Marques,2020).

ParticularmentenoensinodeEngenharia,emquearealizaçãodaexperimentaçãopráticaéessencialparagarantirummelhoraprendizado,oensinomediado portecnologiaseaexperimentaçãoporacessoremotopassaramaterimportância fundamental,poispermitemaosalunosexecutarumtrabalhopráticodeforma semelhanteaoqueéconduzidoemlaboratóriosfísicos.Umplanejamentourgenteecuidadosoénecessárioparamitigarosefeitosnegativosdoensinoremoto noensinodeEngenharia(Asgari etal.,2021).

Nessesentido,ousodelaboratóriosdeacessoremoto,comoosWebLabs,é exemploclarodeferramentaquetrazinteressantesbenefíciosnaeducaçãoem Engenharia,porqueofereceapossibilidadededesenvolverexperimentospráti-

3Capítulo

Automaçãoecontrolede

umprocessoindustrialemumambiente

virtual:estudodecaso

RicardoPaulinoMarques

BrunoAugustoAngélico

3.1 Introdução

OsalunosdoquartoanodagraduaçãoemEngenhariaElétricacomênfase emAutomaçãoeControledaEscolaPolitécnicadaUniversidadedeSãoPaulo (EPUSP)tradicionalmentecursamumadisciplinadenominadaLaboratóriode Automação(LABAUT),comsessentahorasdeatividadespráticasdeprojetoe implementaçãodecontroladoreseprogramaçãodecontroladoreslógicosprogramáveis(CLP).Operfilinicialdosalunosincluiosfundamentosdecontrolelinear(projetoemdomíniodafrequência,lugargeométricodasraízes,controle PIDetc.),entreoutrosassuntosdaênfase.

Nocontextodanecessidadededistanciamentosocialapartirde2020devido àpandemiadecovid-19,optou-sepelacriaçãodeumapráticaremotadelonga duração,aderenteàsatuaisDiretrizesCurricularesNacionais(DCN)doscursosdeEngenharia(Brasil,2019)equecumprisseopapeldeprojetointegrador, relacionando-seobjetivamentecomoutrasdisciplinasetópicosdocurrículo.

Asprincipaispremissasparaacriaçãodaatividadeforam:i)queaexperiência doalunodeveriaseramaispróximapossíveldaqueladeumprojetorealemambienteindustrial;ii)queasferramentas,abordagensesoluçõessimilaresàsutili-

zadasnaindústriafossemutilizadas;iii)quetodaasuarealizaçãopudesseserrealizadaremotamente,semanecessidadedeinstalaçõesouequipamentosespeciais.

Aatividadedeveriaincluirtodoociclodeprojetodeumsistemadeautomaçãoecontrole,partindodaanálisederequisitos,sínteseeanálisedoscontroladores,implementaçãoemCLP,produçãodeumainterfacehumano-máquina (IHM)emsistemasupervisórioe,finalmente,integraçãodetodosossistemas comcomunicaçãobaseadaempadrõesindustriais,tendosidoadotadoousodo protocoloModbuscomobase.

Umprocessoindustrialimplementadoporsimuladofoicriadocomoobjeto deestudo.NoprocessodaUnidadedeAquecimentodeÁguadeAlimentação (UAAA)desenvolvido,todososelementosforamimplementadosvirtualmente eintegradosemumaredevirtual,tendosidocriadastrêsmáquinasvirtuais:uma paraaplanta(UAAA),umaparaocontroladordoprocessocomumCLPvirtual eoutraparaosistemasupervisório(SupervisoryControlAndDataAcquisition –SCADA),obtendo-seumambientevirtualdeumprocessoindustrialcompleto.

OtemadolaboratóriovirtualédiscutidoporTlaczala,GrajnereZaremba (2008),quepropuseramumlaboratóriovirtualdefísicanuclearcomfocoem radiaçãogamaeumaplicativodesenvolvidoparaexperimentosvirtuais.Luse, BrowneRursch(2021)desenvolveramumlaboratóriohíbridoparaoensinode redessemfio802.11,baseadonohipervisorESXieemum array deadaptadores 802.11USB.GuzmáneJoseph(2021)apresentaramodesenvolvimentodeum laboratóriovirtualviaredeparaumprocessodigestoranaeróbico.EmAyase Altas(2015),umlaboratóriodecontrolevirtualédesenvolvidoparasimulaçãode controladoresPIDeFuzzy.OutroexemploéosoftwareOPTILAB,desenvolvido porGamo(2019)parasimulaçãodesistemasópticosefotônica.

Estecapítuloapresentaumambientevirtualpararealizaçãodepráticasdeautomaçãoecontroleemníveldegraduação,adequadoàrealizaçãoremota,envolvendooprojeto,averificaçãoevalidação(V&V)eaimplantaçãodesistemasde controleemumasimulaçãodeambienteindustrialrealista,compreendendoo cumprimentodeváriasetapasdeprojetoeousodeaplicaçõesesistemasindus-

Laboratórioremotopara

controleesupervisãodeprocessos industriaisemplantadidática: umestudodecasodaUSP

LuizFerreiraAlves

PaoloFerrari

DennisBrandão

4.1 Introdução

OsdiversoscamposdasEngenhariasnecessitamcadavezmaisdeprofissionaiscomhabilidadestécnicaseinterpessoais,capazesdeenfrentarsituaçõeseproblemasreaisnocotidiano,trabalharemgrupoegerirequipesnoambientedetrabalho.SegundoEfstratia(2014),parasatisfazerademandaporengenheiroscom taiscompetências,amaioriadoscursosdeEngenhariaadotamemsuasgrades curricularesdisciplinasqueenvolvempráticasexperimentais,individuaisouem grupo,comdispositivosreaisemquealunoslidamcomsituaçõesreaisnocotidianodeumprofissionalquetrabalhacomcontroledeprocessosemambienteindustrial.Entretaissituaçõesreaisestãoaconfiguraçãodedispositivosdecampo, odesenvolvimentodeaplicaçõesemsoftwareindustrial,asparadasdeemergênciaefalhasemequipamentos(Alves;Brandão;Oliveira,2019).

Aabordagememqueosdiscentesaprendempormeiodaexperimentaçãoem projetoscomobjetivosespecíficos,queéumametodologiaativadeaprendizagem,édenominadaAprendizagemBaseadaemProjetos(

–PjBL),sendoumamaisutilizadasemdisciplinaspráticasdesenvolvidasemlaboratório(Fernandes,2016).Contudo,aimplementaçãodecursospráticosbaseadosemlaboratóriostradicionaisnasgradescurricularesdeEngenhariaapresentaalgumasrestrições(Chevalier etal.,2017):

(a) Custodeequipamentoselicençasdesoftwareparaconstruirlaboratórios.

(b) Capacidadelimitadadoslaboratóriosdiantedocrescimentodonúmero dealunosededisciplinasexperimentaisnasturmasdeEngenharia.

(c) Restriçãodetempoelocalpararealizaraspráticas.

(d) Restriçãoderecursoshumanos,emalgunscursos,paraatenderaosalunos ematividadesexperimentais.

DeacordocomCaminero etal. (2016),devidotambémaocrescenteacessoà internet,cursosonlinesobdemanda,laboratóriosvirtuaiselaboratóriosremotos sãoalgunsexemplosdeaplicaçõesdeensinoadistânciaquevêmsepopularizando eajudandoinstituiçõesdeensinoasuperarrestriçõesdetempo,orçamentoe espaçoquandoplanejamsuasgradescurriculares.

Outrofatorimportantenadifusãodoslaboratóriosremotosestárelacionado àQuartaRevoluçãoIndustrial,ouIndústria4.0.Aintegraçãodastecnologias deinformaçãoecomunicação(TIC)àstecnologiasnocampodaautomaçãopermitequesensores,máquinasefábricasinteirassecomuniquem,processeminformaçõesetomemdecisõesdeformaautônomaedescentralizada.Portanto,conformeEncaladaeSequera(2017),osprofissionaisdofuturodeverãoestarpreparadosparalidarcomfábricasinteligentes,econceitoscomoInternetdasCoisas Industrial(IndustrialInternetofThings –IIoT),virtualizaçãodesistemasfísicoseoacessoremotoaequipamentosindustriaisestarãocadavezmaispresentes nocurrículodosfuturosengenheiros.

Háumagamadetrabalhoseexemplosdeaplicaçãodelaboratórioseexperimentosremotos,dosquaisgrandeparteestárelacionadaàsáreasdasEngenharias,comdestaqueparacursosdeeletrônica(Luthon;Larroque,2015,Mendes etal.,2016),sistemasembarcados(Angulo;Rodriguez-Gil;Garcia-Zubia,2018;

Capítulo

5

Laboratóriodesistemasdecontrole

comacessoremotobaseadoem

InternetdasCoisas

DaniloOliveiraMartins BrunoAugustoAngélico AlexandreBrincalepeCampo

5.1 Introdução

Oslaboratóriosdidáticos,virtuaisoucomsistemasfísicoseacessoremoto, sãoalternativaspotenciaisdeensinoeaprendizagemdiantedosproblemassemelhantesaosrecentementeevidenciadoscomosurgimentodonovocoronavírus em2020.Comaferramentapropostanestecapítulo,pode-sedesenvolverum cursodelaboratóriodesistemasdecontrolecompletamenteremotoouemuma abordagemhíbrida,abordandoaspectoscomoaidentificaçãodesistemas,oprojetodecontroladoresdevelocidadeedeposiçãoparaservomecanismosdecorrentecontínuaeomonitoramentodoprocessoporanálisegráfica.Aferramenta podeserimplementadaseminterferirfisicamentenoprocessodosistemadecontrole,quepodeficaremumambientecentralizado,facilitandoaconfiguraçãodo experimentoesuamanutenção.

DiversoslivrosdidáticosdeEngenhariadeControle,porexemplo,Ogata (2010),Franklin,PowelleEmami-Naeini(2013)eDorfeBishop(2018),não abordamaspectospráticosdeimplementação.Noscapítulosdesseslivrosreferentesaoprojetodesistemasdecontroleporalocaçãodepolos,umavezquea

posiçãodospolosdominantesdemalhafechadatenhasidosatisfeita,geralmente umsimplestestederespostaaosinaldotipodegrauérealizado,pormeiodealgumasimulação,paravalidaçãodoprojeto.

Noentanto,nemsempreosprojetosdesistemasdecontroleemmalhafechadaapresentambomdesempenhoquandosãogarantidasasposiçõesdospolos dominantes.Asdinâmicasnãomodeladaseosefeitosdenãolinearidadescomo azonamortaeo backlash afetamodesempenhodosistemaemmalhafechada, comodestacadoemCastrucci,BittareSales(2018).

Duastécnicasdecontrole,umadeavançodefaseeoutracomumaestrutura emcascata,sãoconsideradasnestecapítuloparaocontroledeposiçãodeumservomecanismo.Teoricamente,emambososcasos,ossistemasemmalhafechada sãoequivalentes,masosdesempenhospráticosapresentamdiferenças,principalmenteemrelaçãoaoerroemregimeestacionário.Idealmente,semconsideraros efeitosdezonamorta,ointegradordaplantajáseriasuficienteparaanularoerro emregimeestacionáriodevidoaumaentradatipodegrau.Noentanto,aação integralinerenteaoprocessonãoécapazdeanularoerronapresençadezona morta,poisosinaldeerronãopassaporessanãolinearidadeantesdechegarà entradadointegradordaplanta(Bazanella;SilvaJunior,2005).Portanto,aação integralprecisaestarantesdazonamorta.

Astecnologiasmodernasdainternetcriarampossibilidadesnomundodasmáquinasconectadas(Zhang;Gao,2020).Adicionalmente,LeisenbergeStepponat (2019)indicamque,especificamente,aInternetdasCoisas(InternetofThings –IoT)éopróximopassoemdireçãoaumasociedadedigitalnaqualosobjetoseas pessoasestãoconectados.Oprojetoeaimplementaçãodeumanovaplataforma, EMU-IoT,sãoapresentadosporRamprasad etal. (2019)fornecendoaosusuários umlaboratóriovirtualdeIoTcomumambientedebaixocustoparaexecutareexperimentarasredesIoTdegrandeescala.Adicionalmente,Shafique etal. (2020) apontaumavisãopanorâmicadousodoIoTqueabrangetendênciasestatísticas earquitetônicas,bemcomocasosdeuso,desafiosalémdeperspectivasfuturas.

Capítulo

Desenvolvimentodeuma infraestruturadeEngenharia paraeducaçãoemcontrolede processosquímicosnaUFCG

GeorgeAcioliJúnior

HelenoBispodaSilvaJúnior

AnnaPaulaVirgolinodeAndradeAguiar

PériclesRezendeBarros

AntônioTavernardPereiraNeto

6.1 Introdução

Atecnologiatemseapresentadocomoomeioparageraçãodevaloraosmais diversosprodutos,tornando-sechaveparaacompetitividadeestratégicaeparao desenvolvimentosocialeeconômicodeumaregião.Ainovaçãotecnológicaea Indústria4.0,comomecanismodeaumentodacompetitividadeeprodutividade, têmexigidonovascompetênciasehabilidadesmultidisciplinaresdoprofissional deEngenharia.

Arápidadifusãodatecnologiadigital,nasúltimasdécadasdoséculoXX,fez comqueosestudantesmudassemradicalmenteseuscomportamentos.Assim,a metodologiapassivadeensino-aprendizagemtradicional,naqualosprofessores definemoqueecomoosalunosdevemaprender,nãoémaisaceita.Consequentemente,noscasosemqueessametodologiapersiste,odesenvolvimentodehabilidadeseentusiasmopelocursosetornamdeficientes,gerandoaltastaxasde

reprovaçãoeevasão(Bacich;Moran,2018;Gorges;Ales;Moraes,2020).Uma metodologiadeensino-aprendizagemmoderna(ativa)levaemconsideraçãoos conhecimentospréviosdosestudanteseacompanhaasmudançasnasociedade. Nessesentido,odesenvolvimentoeaprimoramentodosambientesdeaprendizagemtêmsidoumanecessidadeconstante.Umambientedeaprendizagemativa, porexemplo,asaladeaulainvertida(Bergmann;Sams,2016),devepromoversituaçõesquelevemosestudantes,focoprincipaldoprocesso,aproduziremsignificadosparaosconceitosemconstrução.

AorientaçãodoIChemE(InstitutionofChemicalEngineers)équeametodologiadeensinoseconcentrenosresultadosdeaprendizagemcombasenaabordagem,deixandodeserorientadaparaoconteúdo,resultandonaquebradeparadigmaemnívelmundialnoensinodeEngenharia(Fletcher;Harrington,2018). NoBrasil,essamudançadeparadigmaestáocorrendodeacordocomasnovas DiretrizesCurricularesNacionaisdocursodegraduaçãodasEngenharias(Brasil,2019).

NoscursosdeEngenharias,aaprendizagemativaéfacilmenteaplicadaem disciplinasdelaboratório(Gómez-Tejedor etal.,2020).Aexecuçãodeatividades práticasdelaboratóriotornaaaprendizagemdosconceitosteóricosmaisatrativa paraosestudantes,sobretudoquandoessasatividadesrepresentamsituaçõesda práticaprofissionaldoengenheiro(Chevalier etal.,2017;2021;Losada-Gutiérrez etal.,2020).Contudo,contextospráticosdeaplicaçãonemsempresãoalcançadasdevidoàslimitaçõesdainfraestruturadoslaboratórios,oquepodedificultar odesenvolvimentoplenodacompetênciaesperada.

Umadificuldadeéaimpossibilidadedeacessoaplantaspilotos.Comoforma detentarcontornartaislimitações,nadisciplinadecontroledocursodeEngenhariaElétricadaUniversidadeFederaldeCampinaGrande(UFCG),módulos didáticosdebaixocustobaseadosemplacasArduinoUnosãoutilizados.Jáno cursodeEngenhariaQuímicadaUFCG,apráticaérealizadapormeiodesimulaçõescomputacionaisemcondiçõesequivalentesàsencontradasemplantasreais. Ossoftwaresdesimulaçãodinâmicadisponíveisfuncionambemparaprocessos

Capítulo

7

Usodelaboratórioremotono

ensinodecontroleautomático

naUnespIlhaSolteira

BrunoSereni

EdvaldoAssunção

MarcoAntonioLeiteBeteto

7.1 Introdução

Tradicionalmente,sistemasdecontroleautomáticotrabalhamnoesquema pontoaponto,istoé,planta,sensores,atuadoresecontroladorsãointerconectadosfisicamentepormeiodecaboselétricos.Assim,naturalmente,essaconfiguraçãoimpõerestriçõesàdisposiçãofísicadessescomponentes,limitandoadistânciamáximaqueossepara.Todavia,comaexploraçãodenovosmeiosdigitais deproduçãoemanufaturaquevieramcomaevoluçãotecnológicadasociedade comoumtodo,anecessidadedepodermonitorar,operarecontrolarsistemasde maneiraremotaedescentralizadapassouarepresentarumgrandetrunfodaárea desistemasdecontrole.

Comorápidodesenvolvimentodatecnologiadigital,tantoemtermosde hardwareesoftwarecomoemtermosdecomunicaçãoemrede,asbarreirasassociadasaocontroleinlocopuderamsertranspostas.Comefeito,épossívelencontrarasmaisvariadasaplicaçõesquedemandameconsideramoestabelecimento delinhasdecomunicaçãoremotaentreaplantaeocontrolador,comonaauto-

maçãoindustrial,naaeronáutica,nosserviçosdemanutençãoenaexploraçãoespacial,porexemplo(Ding etal.,2012).

Agora,emboraestudosreferentesàimplementaçãodesistemasdecontrole remotojávenhamsendodesenvolvidoshábastantetempo,nãoseimaginavaque conceitosintrinsecamenteligadosaelesviriamasetornarabsolutamentefundamentaisdentrodoambientedeensino.Apandemiadecovid-19,quetomou contadomundoapartirdoprimeirotrimestrede2020,forçoualunoseprofessoresarealizarem,deumdiaparaooutro,amigraçãodasaladeaulapresencialparaumambientevirtual,viainternet(Castioni;Melo;Nascimento,2021; DIAS,2022;Lago .etal.,2021;Moreira;Henriques;Barros,2020;Neves;Valdegil;Sabino,2021;Rondini;Pedro;Duarte,2020).Comonunca,omundofoi impostoaodistanciamentosocialeoimpactoimediatodissonaeducaçãodeu-se nacompletadescentralizaçãodoensinocomoumtodo.

Defato,ocenárioqueenvolveuanecessidadedasuspensãodasaulaspresenciaisimpôsodesafiodeadaptarastécnicasdeensinopelousodatecnologiacom vistasaousodeferramentasdeinteraçãoecomunicação(Valente etal.,2020). Assim,esseprocessoadaptativoincitaoconsequenteestudodaaplicaçãodetecnologiasdigitaisinterativas(TDI),queconsistenousodeferramentastecnológicas,comosoftwareseaplicativos,parapossibilitarainteraçãoremotaentrealunoseprofessores(Garcia etal.,2011;Oliveira;Corrêa;Morés,2020;Pordeus et al.,2021;SantosJunior;Monteiro,2020).

Contudo,asimplestransposiçãodaspráticasdadocênciaparaomeiovirtual nãosolucionaoproblemareferenteànecessidadedesedesenvolvernovasestratégiaspedagógicas.Paraquesepossaconduzirensinocomqualidadedentrodo atualpanoramavividonasociedade,éimprescindívelqueousodasTDIocorra demodoapromoveroengajamentoeadiretainteraçãodosalunoscomoprocessodidático,aoinvésdesimplesmenteserviràexibiçãodeconteúdoouaulasexpositivas.Éimportantequeselancemãodacriatividadeparabuscaramortizaro prejuízoaoensinoprovocadopelanecessidadedaimplantaçãodoensinoremoto

Capítulo

Jogointerativoparaoensino

deespaçodeestados

AllandeMedeirosMartins ÍcaroBezerraQueirozdeAraújo

AdemarGonçalvesdaCostaJunior

8.1 Introdução

Emummodelotradicionaldeensino,pormuitosséculosnoensinosuperior, oalunoprecisairaolugarfísicodeumadeterminadainstituiçãodeensino,em conjuntocomseusdemaiscolegas,emumadeterminadadataehorário,parater ocontatoinicialcomumconceitoqueestásendoabordadoemumadisciplina. Nessemomento,oprofessoréocentrodasatenções,noqual,pormeiodeuma aulaexpositiva,tentaentregaromáximodeconteúdopormeiodosseusslides projetadosemumaparedeoupormeiodoquadroelápis(ougiz),paraque eles(osalunos)possamrealizardeterminadastarefasapósaaula,alémdeserem pontuadosporalgumasavaliaçõessomativasocasionais.

Bazzo(2017,p.24)afirmaque“aformalizaçãodoritualdaaulapuramente expositiva,emqueoprofessorditaoritmo,asequênciae,pordecorrência,a prioridadedoquedeveserpostocomoconteúdo,inibe,desmotivaeaborreceo aluno”.Bazzo(2017,p.26)aindaafirmaque:

[...]aimportânciacapitaldadaàsavaliaçõesindividuaiscentradas namemorização,narepetiçãodemétodosestabelecidose,principalmente,nareproduçãocegadosmodelosextraídosdoslivros-textos utilizados,muitasvezesocasionasériosprejuízosaoaprendizado.

Vallim(2008,p.5)descrevequeexistemtrêstiposdedesafiosàformaçãoem Engenhariaque,naopiniãodosautoresdestecapítulo,continuamvigentes:

• Oprimeiroéumdesafiosociológico,queénãoreduziraformaçãoaumprocessodeformataçãodaspessoasàdemandade mercado.

• Osegundoéumdesafioepistemológico,quedeveconsiderar ascontribuiçõesdapesquisanaáreadecogniçãoparaconstruir modelosdeeducaçãobemarticuladosquepermitamaoindivíduodesenvolverplenamentesuaspotencialidadeseadquirir autonomianoseuprocessodecrescimentodiantedaincerteza ecomplexidadenomundoatual.

• Oterceirodesafioépedagógico,quenãosedevereduziraeducaçãoaumprocessodetransmissãodeconhecimento,nemde treinamentodehabilidades,poisoconhecimentoseparadoda açãoreflexivatorna-seapenasinformaçãoinerte.

EmumconceitoapresentadocomoEducação4.0(Frerich etal.,2016),e entrealgunspontosapresentadosporHernandez-de-Menendez,DíazeMoralesMenendez(2020),osalunos:elaborarãoseuspróprioscurrículos,combaseem seusinteresses;precisarãosermaisorganizadosegerenciarmelhorseutempode trabalhoemumtempomenorparaconcluirsuastarefas;treinarãoasipróprios, poisosprofessoresassumirãoopapeldementores.

Pensandonisso,énecessárioqueosestudantespossamserenvolvidosnoprocessodeensino-aprendizagem,comosprofessoresdandosuporteparaquesetornemproativos,adotando,porexemplo,metodologiasquetenhamalgumacomplexidade,nasquaistenhamquetomardecisõeseavaliarseuspossíveisresultados.Ousodetecnologiasdigitaispodeajudarnessacontextualizaçãodamodernizaçãodoensino-aprendizagemnãosónaEngenharia,masemqualquerárea doconhecimento.

Moran(2015,p.39)abordaque“oqueatecnologiatrazhojeéintegraçãode todososespaçosetempos.Oensinareoaprenderacontecememumainterligação simbiótica,profundaeconstanteentreoschamados,mundofísicoedigital”.

Aatualgeraçãodeestudantespossuiumafamiliaridademuitograndecom games oujogoseletrônicos(apartirdaquiadota-senotextootermojogos).Émuito comum,naeducaçãoemgeral,ousodetécnicasmodernasdeensinoeapren-

ESTE LIVRO, DIVIDIDO EM DOIS VOLUMES, POSSUI DIVERSAS CONTRIBUIÇÕES DOS COLEGAS QUE SE

ESFORÇARAM DURANTE MESES NA BUSCA DE SOLUÇÕES QUE PUDESSEM SER IMPLEMENTADAS AO LONGO DO PERÍODO EMERGENCIAL REMOTO OCASIONADO PELA PANDEMIA DE COVID-19.

Esperamos que os resultados possam contribuir com o avanço do ensino e aprendizagem na Engenharia, em específico nas diversas áreas da Engenharia

Elétrica, abrangidas pela Sociedade Brasileira de Automática (SBA), não sendo impeditivo que o leitor, ao ter contato com o material, possa adaptá-lo para outras áreas, inclusive fora das Engenharias. Alerta-se que a formação dos engenheiros(as) deve ser pautada nas premissas do século XXI. Os desafios cada vez mais complexos da sociedade exigem uma formação voltada para o desenvolvimento de habilidades transversais, além do tradicional acesso a materiais didáticos e atividades em sala de aula. Nesse sentido, o livro traz re�lexões que possibilitam um ensino mais ativo do aluno no processo de aprendizagem. Esperamos que as teorias, os estudos de casos e as inúmeras referências apresentadas ao longo dos capítulos possam fornecer uma contribuição na área de Educação em Engenharia, pensando na formação de redes de pesquisa e extensão e na melhoria da qualidade da formação de engenheiros no século XXI.