1 - O Ensino sob a Ótica da Solução de Problemas Repassar ações

1 - O Ensino sob a Ótica da Solução de Problemas
Repassar ações bem definidas, que se aplicadas corretamente e na ordem apropriada
levam à solução do problema, faz parte do ensino de engenharia. A abordagem do “livro de
receitas” ainda está presente. O domínio da técnica de solução influencia fortemente a
formulação do problema, é o ensino dependente da especialidade do professor e do domínio
da técnica.
Ensinar a técnica de solução é importante, mas se desacompanhada da metodologia,
que orienta o processo de definição do problema, sua análise, o levantamento de alternativas,
o estabelecimento de critérios e escolha da alternativa de solução, leva o estudante a:
• não ter consciência do processo mental utilizado para resolver o problema, daí não
consegue descrevê-lo;
• não utilizar um método organizado/sistematizado para resolver problemas;
• mergulhar no problema sem compreender o que é desejado; e
• não explorar as alternativas não convencionais.
As disciplinas do curso de engenharia são estruturadas para atingir um determinado
propósito. Cada disciplina encarrega-se de ensinar um conjunto de fundamentos e técnicas,
em termos teóricos e práticos. Cada uma dessas técnicas é apresentada, e então aplicada a
problemas trabalhados em sala de aula, complementados por uma lista de exercícios
selecionados e organizados pelo professor. Na prova, o aluno deve mostrar sua habilidade em
aplicar uma técnica na solução de um problema novo (CORL, 1995).
O ensino de engenharia apoia-se muito na transmissão de conhecimentos baseada na
solução de problemas, sem o necessário envolvimento com a sistematização do processo
decisório. A informação vital é normalmente omitida, sintomas não são observados ou são
relatados incorretamente, o desempenho desejado nem sempre é conhecido ou entendido.
Nesta classe estão os chamados problemas mal-estruturados.
A partir do momento em que são obtidas mais informações (precisas e significativas),
os problemas começam a tomar forma, a ter uma melhor estrutura para análise. São problemas
bem-estruturados, que são resolvidos a partir de uma seqüência de passos bem definidos e que
têm uma resposta correta, pré-determinada.
O termo solução de problemas tem um entendimento bastante estreito na educação em
engenharia, devido aos “problemas de sala de aula”, isto é, os exercícios e tarefas propostas,
cuja solução resume-se à escolha da técnica e à derivação da resposta apropriada,
normalmente numérica. A abordagem de resolver os “problemas de sala de aula” pode ser,
por si só, um problema para os novos engenheiros (recém-formados) que serão colocados no
mercado de trabalho.
A indústria utiliza-se de um conceito mais geral de solução de problemas. Nesses
ambientes, um problema é inicialmente detectado pela constatação de que alguma coisa não
funciona bem e não é aceita na sua forma ou estado atual. A solução do problema visa a
conduzir a situação atual para um estado desejado ou aceitável.
2. Enfoques Teóricos sobre a Solução de Problemas
As contribuições relativas ao significado e estratégias envolvidas na resolução de
problemas são tantas e abrangem tal diversidade de aspectos que não seria possível resumi-las
aqui. Por isso, optou-se por selecionar algumas contribuições a respeito deste tema,
ressaltando-se, especialmente, os aspectos diretamente relacionados com procedimentos de
ensino e aprendizagem de solução de problemas.
Uma abordagem neobehaviorista é dada por GAGNÉ (1982), para quem a solução de
problemas é “um tipo de aprendizagem que requer elementos internos habitualmente
chamados de pensamento. Dois ou mais princípios anteriormente adquiridos são combinados
de maneira a produzir uma nova capacidade que se pode indicar como dependente de um
princípio de ‘ordem superior”.
Segundo o autor, este tipo de aprendizagem tem duas características básicas na
solução de problemas:
1) é um tipo de aprendizagem que envolve a combinação de princípios anteriormente
aprendidos em um novo princípio de “ordem superior”, que resolve o problema e se estende a
toda uma classe de situações que compreendem problemas do mesmo tipo;
2) exige a descoberta do princípio de ordem superior sem qualquer auxílio verbal
específico, o que não significa, no entanto, que nenhuma orientação deva ser dada ao aluno;
ao contrário, determinado nível de instrução deverá ser fornecido para reduzir o tempo de
busca e seleção, o que não diminuirá a significação do resultado obtido.
GAGNÉ (1982) também alerta que se o professor apresentar o princípio de ordem
superior ao aluno, ele será aprendido como simples cadeia verbal e não como uma descoberta.
Nesse caso, a aprendizagem não será significativa e não se mostrará resistente ao
esquecimento.
A consideração do processo de solução de problemas nas teorias e pesquisas
tradicionais, baseavam-se principalmente em três modelos: 1) o de Dewey que propõe uma
seqüência regular de etapas temporais do pensamento reflexivo; 2) os gestaltistas, mais
voltados para as condições necessárias para a ocorrência da solução de problemas, enfatizam
a experiência prévia do sujeito e a reorganização das idéias, interagindo com os aspectos do
problema; e 3) os de estímulo-resposta, behavioristas e operantes, centrados nas concepções
de ensaio e erro, força do hábito e contingências de reforço (KURI, 1990).
Existem várias versões do modelo de Dewey elaboradas por teóricos da educação,
como a proposta por DAVIS et al.(1972), para os quais, a exemplo de Gagné, a solução de
problemas é um tipo específico de aprendizagem. As etapas desta proposta, muito parecida
com a de Dewey, fornecem uma estrutura a partir da qual são elaboradas as heurísticas, estas
entendidas como regras operacionais para a solução de problemas em geral e dirigidas ao
professor. As etapas propostas são as seguintes:
1. percebendo o problema: várias situações se apresentam com muitos problemas
potenciais, por isso o aluno deve ser orientado a perceber um problema quando com ele se
depara;
2. formulando problemas: percebido o problema, sua natureza e elementos devem ser
descritos;
3. buscando soluções: a partir dos dados do problema e das próprias idéias, soluções
hipotéticas são formuladas;
4. selecionando uma abordagem: existindo várias soluções para o problema, o aluno deve
ser orientado para selecionar as mais adequadas à situação;
5. implementando e avaliando: a solução escolhida é colocada em prática e a sua
aplicabilidade, em função do objetivo visado, é analisada. Se rejeitada, novas soluções são
tentadas.
Um enfoque cognitivista para a solução de problemas é fornecido por AUSUBEL
(1976), ao afirmar que: “a solução de qualquer problema supõe a reorganização do resíduo da
experiência passada, de modo que se ajuste aos requisitos concretos da situação atual”. A esta
afirmação, acrescenta outros aspectos que lhe dá maior precisão:
• a estrutura cognitiva existente desempenha papel chave na solução de problemas, já que os
conceitos, princípios e leis anteriormente aprendidos constituem a matéria prima da
solução de problemas;
• se os conhecimentos prévios pertinentes ao problema são claros, estáveis e discrimináveis,
isso facilita sua resolução;
• sem esse conhecimento prévio não é possível nenhuma solução, independente do grau de
habilidade que o aluno tenha para a descoberta; e,
• sem tal conhecimento, o aluno não pode sequer entender a natureza do problema que
enfrenta.
Quanto à natureza da solução de problemas, AUSUBEL (1976) distingue duas classes
principais: solução por ensaio e erro e solução por discernimento. O enfoque do ensaio e erro
consiste na variação, aproximação e correção de respostas, feitas de maneira aleatória ou
sistemática, até a obtenção da resposta correta. Já o discernimento supõe a “disposição” para a
descoberta de uma relação significativa entre meios e fim, o que é feito através de formulação
e comprovação de hipóteses.
Muitos outros estudos e projetos de pesquisa tem sido publicados, sobre os
procedimentos envolvidos na resolução de problemas de engenharia. Alguns autores relatam
os esforços para ensinar a seus alunos técnicas mais efetivas para resolver problemas e muitos
enfatizam as etapas ou estratégia a ser adotada. Algumas estratégias são descritas a seguir.
2.1 Estratégias para a Solução de Problemas
CORL (1995) atesta que vários modelos têm sido propostos, com diferentes
etapas ou fases que conduzem da identificação do problema à sua solução. (vide também
POLYA, 1978; RUBENSTEIN,1975.
WOODS et.al.(1976), definindo a solução de problemas como “uma atividade na qual
o melhor valor é atribuído para o desconhecido, sujeito a um conjunto específico de
condições”, identificaram esta atividade como um conjunto de etapas que combinam
pensamento analítico e criativo, denominando-a Estratégia para a Solução de Problemas.
Planejada racionalmente, a estratégia exigia que os estudantes se concentrassem em uma etapa
de cada vez e, simultaneamente, discutissem cada idéia com os demais.
Uma observação interessante relatada por esses autores foi que, embora apresentassem
inúmeras sugestões de como resolver problemas e variados exemplos, os alunos não
capitalizaram essas sugestões ou exemplos. E concluíram que, provavelmente, falharam
porque suas contribuições em classe eram feitas verbalmente e não no quadro-negro.
Levantaram ainda, que os professores de engenharia embora aptos para especificar o processo
que utilizam para resolver problemas, têm dificuldades para transmiti-lo aos alunos,
possivelmente porque suas ações são muito interiorizadas pela prática e experiência que
possuem.
Uma análise cuidadosa dessa literatura sugere, basicamente, os seguintes pontos:
• é imprescindível desenvolver a habilidade de identificar (definir) o problema ou o que vai
ser resolvido. Portanto, o aluno precisa ser treinado a identificar a variável desconhecida
ou incógnita de um problema e a reconhecer os dados importantes fornecidos em sua
formulação;
• o planejamento em solução de problemas também é muito importante, principalmente para
os mais difíceis e complexos. O treinamento para desenvolver uma estratégia geral
favorece a resolução de problemas, quaisquer que sejam;
• por melhor que seja a estratégia utilizada, ela não dispensa conhecimentos prévios bem
consolidados e o domínio de procedimentos específicos à área em que se situa o problema;
• diferentes tipos de problemas requerem diferentes competências, em graus que variam de
problemas relativamente simples aos mais complexos e abstratos;
• a prática é indispensável para que o aluno desenvolva seu próprio estilo em solução de
problemas, pois não há procedimento, método ou técnica de resolução boa para todos.
Através de variadas experiências, ele adquire confiança e pode desenvolver um método de
trabalho que seja o melhor para ele.
Com base nas contribuições aqui descritas, pode-se inferir que resolver problemas é
um processo complexo, constituído de diversas habilidades e, uma delas pode estar causando
dificuldades para o estudante, sendo tarefa do professor tentar descobrir qual delas está
causando dificuldade, para ajudá-lo a superá-la e desenvolver suas habilidades. Nesse sentido,
apresenta-se, a seguir, uma estratégia instrucional baseada na solução de problemas, visando
avaliar o potencial de sua utilização no ensino de engenharia.
3 - Aprendizagem Baseada em Problemas
A engenharia lida com sistemas que são combinações de subsistemas genéricos e
customizados, sobre os quais se têm pouca literatura publicada em termos do que seria um
desempenho normal, ou de um modelo de referência. Os engenheiros, freqüentemente,
deparam-se com sistemas únicos, que foram criados para atender necessidades específicas ou
mesmo temporais. Como conseqüência, o engenheiro deve integrar seu conhecimento e
experiência com cada novo sistema com que se depara na sua vida profissional, na tentativa
de identificar, priorizar e corrigir problemas
A aprendizagem baseada em problemas (Problem-Based Learning - PBL), no seu
nível mais fundamental, é um método instrucional caracterizado pelo uso de problemas reais,
como o contexto para que os estudantes aprendam a ter uma postura crítica e as habilidades
necessárias para resolver problemas, além de adquirir conhecimento dos conceitos essenciais.
Usando PBL, os estudantes adquirem habilidades mais duradouras, que incluem a capacidade
de descobrir e usar os recursos de aprendizagem apropriados.
Este método, utilizado para engajar os estudantes no processo de aprendizagem, está
apoiado em dois pontos básicos da teoria cognitivista. O primeiro é que os estudantes
trabalham nos problemas percebidos como significativos ou relevantes, e o segundo é que as
pessoas tentam obter mais informações quando colocadas frente a uma situação que elas não
entendem prontamente.
Simplificadamente, o processo se inicia com o professor apresentando o problema aos
alunos, que em grupos pesquisam, discutem, obtém explicações, soluções ou recomendações.
É um processo iterativo, composto dos seguintes passos:
1. Forneça o problema - apresente aos estudantes um problema mal-estruturado ou um
cenário, sobre o qual eles não tenham conhecimento suficiente para resolvê-lo. Isto
significa que os estudantes deverão obter as informações necessárias sobre o problema,
aprender novos conceitos ou princípios, assim que se comprometem com a solução do
problema.
2. Liste o que é conhecido - em grupos, os estudantes listam o que conhecem sobre a
situação apresentada. Esta informação é colocada sob o título: “O que nós sabemos?”
Pode incluir os dados do problema ou alguma informação baseada em conhecimento
prévio.
3. Faça a definição do problema - a definição do problema deve ser feita a partir da análise
do que os estudantes sabem. Essa definição provavelmente será revista, conforme novas
informações sejam obtidas. As definições típicas são normalmente baseadas em
incongruências, discrepâncias, anomalias, ou nas necessidades de um cliente.
4. Liste o que é necessário - os estudantes devem descobrir as informações necessárias para
o entendimento e solução do problema. Uma segunda lista deve ser preparada com o
título: “O que precisamos saber?” Esses quesitos irão guiar as buscas, que podem ser
feitas on line, na biblioteca, ou em qualquer outro lugar fora da sala de aula.
5. Liste as possíveis alternativas de ação e os critérios – nesta fase e sob o título: “O que
devemos fazer?”, os estudantes listam as ações a serem tomadas (por exemplo, consultar
um especialista), formulam e testam hipóteses alternativas.
6. Apresente e defenda a solução proposta - como parte do fechamento, os estudantes
podem comunicar oralmente ou por escrito suas descobertas e recomendações. O pacote
deve incluir a definição do problema, questões, dados obtidos e a análise dos dados que dá
suporte às soluções ou recomendações.
Os estudantes devem ser encorajados a repartir as informações on line com seus pares,
inclusive de outras escolas, fazendo uso das tecnologias disponíveis. Devem ser estimulados a
dividir seu trabalho, através da delegação de tarefas. Alguns estudantes devem estar
trabalhando no computador, enquanto outros buscam informações ou usam referências
escritas, entrevistam especialistas ou utilizam outros recursos audio-visuais.
Trabalhar em um problema mal-estrutrado tem por finalidade levar o aluno à
percepção de que precisam de mais informações, que as inicialmente apresentadas. As
informações não disponíveis vão ajudá-los a entender o que está ocorrendo e a decidir quais
ações, se alguma, são necessárias para resolver o problema. Nesse tipo de problema não existe
um caminho certo ou receita fixa para conduzir a investigação.
Cada problema é único, e muda conforme novas informações vão sendo obtidas. Os
processos de obtenção de informações são variados, e levam os estudantes a buscar novos,
quando os atuais estão esgotados ou por interação com outros estudantes. Os estudantes
tomam decisões e resolvem problemas reais, com base no processo definido pelo grupo o que
significa a não existência de uma única resposta ótima.
Estudantes acostumados com aulas tradicionais baseadas no”giz e cuspe” podem se
sentir pouco confortáveis com o formato do P.B.L. durante algum tempo. Ao professor cabe
convencer os alunos de que eles são pesquisadores procurando por informações, e que os
problemas podem não ter uma única resposta correta. Os alunos normalmente querem saber o
que é que eles realmente têm de fazer. Eles esperam que o professor prescreva o que deve ser
feito. Os alunos acostumados com o “livro de receitas” podem se sentir desconfortáveis com
os papéis a desempenhar nessa nova proposta.
Os professores que não estão familiarizados com a aprendizagem baseada em
problemas (P.B.L.) podem ter certas surpresas na sua aplicação. Trabalhar com um método de
ensino não convencional pode, a princípio, parecer perigoso, amedrontador e incerto. O
professor não pode conduzir o raciocínio dos alunos, com o risco deles acharem que há uma
solução ótima, e que ela pertence ao professor. Nas primeiras tentativas, o professor pode ser
tentado a dar muita informação aos estudantes, palavras-chave ou simplificar em demasia o
problema. Cenários complexos têm se mostrado eficientes para aumentar a motivação e o
engajamento dos alunos.
Ao utilizar esse método nas aulas, os professores devem agir como conselheiros
metacognitivos, servindo como modelo, pensando alto junto aos estudantes e exercitando o
comportamento que se espera deles. Os estudantes devem se acostumar a questões do tipo: O
que está acontecendo aqui? O que mais precisamos saber sobre? O que foi feito de modo
efetivo?
Diversas obras de referência podem ser consultadas sobre o assunto, que oferecem
uma vasta relação de referências bibliográficas, entre elas SOUTHERN ILLINOIS
UNIVERSITY, 1996; BARROWS, 1995.
4- CONSIDERAÇÕES FINAIS
Segundo VASILCA (1994), existem três objetivos fundamentais que a moderna
educação em engenharia deve contemplar. Em primeiro lugar, deve dotar o aluno com um
conhecimento que tenha profundidade e cobertura. Em segundo lugar, deve garantir que sua
formação esteja ajustada à demanda, atual e futura, das instituições. E, por fim, garantir a
melhor fundamentação para que o engenheiro tenha empregabilidade e capacidade de se
atualizar durante a vida profissional, dando-lhe a capacidade de aprender a aprender.
Alguns especialistas recomendam que a educação duradoura deve valorizar a
modelagem de atitudes, valores e hábitos que promovam o crescimento pessoal. Os estudantes
de engenharia devem adquirir capacidade de raciocínio, habilidade em tomar decisões,
resolver problemas e interpretar resultados computacionais corretamente.
É preciso mudar a orientação e compatibilizá-la com o momento atual. Voltar os olhos
para o mercado, identificar as ameaças e oportunidades e internalizar ações que ajustem o
processo de transformação ou o processo de formação do engenheiro.
Definir o que é desejado e então estabelecer quais os recursos necessários para
alcançar esse objetivo, é uma atitude compatível com as exigências de qualidade e
produtividade no ensino de engenharia. Abandonar a idéia ilusória de eficiência em favor da
eficácia significa reconhecer que, mais importante que usar bem os recursos para fazer bem
feito, é fazer bem feito a atividade correta.
Apesar dessas idéias não serem novas, nem tampouco desconhecidas, os aspectos
cognitivos embutidos nelas não são discutidos. Os aspectos cognitivos do aprendizado não
podem ser visualizados e são de difícil avaliação. O professor efetivamente não sabe o que o
aluno aprendeu, se aquilo que foi ensinado ou o que o aluno queria aprender. Assim, é
possível que valores e crenças negativas sejam incorporadas, o que levaria à busca de
conhecimento incorreto e ações equivocadas.
É necessário que o engenheiro desenvolva a capacidade de se adaptar à nova realidade,
criando as oportunidades de trabalho e não simplesmente explorando as existentes, bem como
prepará-lo para planejar com criatividade e flexibilidade, e não mais reproduzir soluções
conhecidas .
As questões que se colocam são: Como preparar esse novo tipo de engenheiro? Como
estruturar a Educação em Engenharia para enfrentar os desafios do Século 21?
É condição básica que os estudantes devam não só conhecer as técnicas, mas
principalmente saber porque e quando aplicá-las. Deve ser lembrado também que a
obsolescência pode vir a ser um problema, uma vez que o processo de formação em
engenharia permanece apoiado em um corpo relativamente estável de conhecimentos técnicos
gerados nos últimos anos. O ciclo de vida da tecnologia está cada vez mais curto, quando
comparado ao ciclo de vida da educação em engenharia, o que exige um cuidado adicional
naquilo que é ensinado nas escolas.
Um novo papel para o professor e para o aluno é esperado nesse novo cenário. Mais
ênfase será dada ao aprendizado. Nesse sentido, a tecnologia e os métodos de solução de
problemas devem ser fortes aliado do processo de ensino-aprendizagem.
O futuro, certamente, será diferente do passado e do presente, e por essa razão não
podemos continuar ensinando aquilo que foi ensinado, e do mesmo modo. Trabalho em
equipe, iniciativa, múltiplas inteligências e criatividade, em breve farão parte do jargão do
dia-a-dia dos profissionais, das empresas e das instituições de ensino.
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Editorial Trillas.
BARROWS,
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