Este é parte de uma série de posts onde mostro meus planos para meu quarto semestre como professor de Engenharia Mecânica. Sugestões nos comentários são bem vindas!
A disciplina de Transferência de Calor e Massa I é uma disciplina intermediária de Engenharia Mecânica (na minha universidade, um curso de 6ª fase), onde os estudantes saem do esquema de Termodinâmica de “um estado final menos um estado inicial” e aprendem a calcular o que acontece no meio do caminho. Esta primeira disciplina do assunto cobre os mecanismos de condução unidimensional permanente e convecção monofásica; tradicionalmente, estudantes de Engenharia Mecânica cursam dois semestres de Transferência de Calor, sendo que as divisões variam entre universidades. Os assuntos restantes são condução bimensional e transiente, métodos numéricos, convecção com mudança de fase e radiação.
O que tem dado certo em Transferência de Calor e Massa I
Essa diferença de divisão se tornou um desafio, pois eu estudei de maneira diferente então não tive a reação automática de “foi assim que eu estudei, é assim que eu vou ensinar”. Porém, eu rapidamente percebi uma vantagem: essa é uma disciplina que culmina, muito naturalmente, em um projeto de trocador de calor. É um privilégio como professor assistir estudantes que estão ainda no meio do curso já conseguirem projetar um equipamento tão importante ao final do semestre. No início desse semestre, um aluno já avisou que estava ansioso em poder participar desse projeto. E deixe-me dizer: em sua maioria, os futuros engenheiros e engenharia conseguem fazer um projeto – simples, mas funcional.
Essa prática de promover desafios de projeto é um sucesso mesmo com aulas remotas, pois parece que os alunos conseguem se reunir virtualmente, pesquisar catálogos de tubos e materiais, procurar aplicações similares aos desafios propostos, montar planilhas, e ao final apresentar seu projeto em uma video-conferência.
Ensinar estudantes de Engenharia a integrar conceitos ao longo de aulas discretas em um sistema coerente é uma lacuna clássica da educação tecnológica [1], e eu fico feliz em tentar avançar nessa frente.
Desafios atuais em aulas remotas de Transferência de Calor e Massa I
O que não é fácil de ministrar de maneira remota é o que acontece até essa parte prática. De todos os meus cursos, este é onde há a maior carga matemática. Como mostrar uma dedução matemática de um perfil de temperatura numa aleta para alguém que provavelmente está com um laptop no colo (isso não é um julgamento; para muitos estudantes, sem acesso a uma sala de aula, essa é a única maneira de assistir aulas)?
Há uma abundância de livros-texto (e a nossa biblioteca está funcionando) e materiais disponíveis na internet sobre um assunto tão fundamental (o que não significa que ele é fácil), mas isso cria um perigo: que as aulas se tornem um ritual de resolução de exercícios sem pensar.
Isso me leva ao meu principal desafio, para o qual ainda não achei solução na minha ainda curta carreira de professor: como tornar as aulas verdadeiramente ativas?
Três passos que pretendo implementar para melhorar a disciplina de Transferência de Calor e Massa I
- Criar mais listas de exercícios desafiadores, fazendo delas um item de avaliação, e dedicar aulas a explorar esses exercícios;
- Propor mais avaliações onde os alunos tem de selecionar o problema relevante a ser resolvido, em vez de apenas resolver provas com o enunciado todo formulado;
- Ministrar aulas síncronas mais interativas e dinâmicas: enquetes no meio da aula, tempo para resolver um exercício (curto) e discutir os resultados em aula. Pretendo também resolver exercícios em sala de maneira computacional, aplicando conceitos de Aprendizado de Máquina e explorando melhor as relações entre variáveis: como a condutividade do ar realmente varia com a temperatura? Como a velocidade de um escoamento afeta a taxa total de transferência de calor? Estou inclusive fazendo um curso de OBS para aprender a alternar mais janelas e evitar o padrão atual de “apresentação de slides”.
Os leitores acham que são boas ideias?
Referências
[1]: Stoecker, W. F. Design of thermal systems. [sl]: McGraw-Hill, 1980.
FabioFortkamp.com 
Uma resposta em “Disciplina de Transferência de Calor e Massa I: meus planos para melhorar”
Olá, fui seu aluno nas matérias de TCM-I e MTE nesse semestre de 2021/1, gosto muito de como se dedica a deixar as coisas certinhas e arrumadas, como slides, aulas gravadas, correção/feedback de trabalhos com toda avalição por rubrica bem explicada. Sobre a matéria de TCM-I, estava bastante empolgado no começo do semestre, pois estava iniciando meu projeto IC nessa área e queria aprender mais sobre essa área térmica da engenharia mecânica. Estava bastante focado nas aulas e realmente ativo na hora das resoluções dos exercícios (mesmo que sem me pronunciar no chat), no entanto, achei a prova 1 muito fácil de colar, havia apenas 1 questão que era ok (com aplicação de formula para tal tipo de convecção) mas todo o resto era de assinalar verdadeiro e falso (sendo facilmente colável entre os alunos, através de grupos de whatsapp). Com o 10 na primeira prova, garanti 4 de média e então acabei ficando mais relaxado nas aulas, e acabei focando em matéria onde o professor é exigente de forma demasiada com os alunos. Claro, a culpa é minha de não ter focado tanto na matéria após a prova, mas percebi que isso aconteceu com colegas meus também, pois acabamos ficando mais tranquilos para as próximas atividades avaliativas, sem estudar muito e sem estar 100% presente nas aulas (já que sempre há distrações no EAD).
Uma crítica que gostaria de fazer é em relação as aulas no iPAD com o uso da “bolinha laser” para mostrar algo, as vezes o professor apontava sobre algo “aqui” e algo “ali”, e a “bolinha laser” não aparecia, fazendo com que a explicação não ficasse tão compreensível.
Sobre as melhorias:
1- Muito bom!! Isso com certeza força nós alunos a entender melhor a matéria, sobre o entendimento físico do problema e de como aplicar as formulas ou deduzi-las da forma correta. Os exercícios de TCM-1 pareciam ter vários caminhos para ser feitos, o que me deixava confuso, o professor não tinha um padrão de resolução, cada exercício era feito de uma maneira um pouco diferente do anterior, e talvez com listas de resoluções isso ajudaria a fixar melhor e pensar por mim mesmo por que caminho eu resolveria, e se esse caminho daria a resposta certa.
2- Acho legal a ideia, mas se não haver estímulos (avaliações) para os alunos colocarem a “mão na massa” e fazer os exercícios, a maioria não vai praticar/aprender a matéria, e no fim vai acabar refazendo os trabalhos se baseando em trabalhos do semestre passado ou
apenas copiando e contextualizando um problema já resolvido do livro. Na minha opinião é uma excelente avaliação, porém apenas eficaz caso a melhoria 1 seja melhor estimulada.
3- Gosto muito das aulas onde ocorrem tempo para que os alunos pensem e tentem fazer os exercícios durante a aula, isso me ajuda muito a compreender melhor a matéria (é o estilo de aula que mais aprendo). E um jeito que vejo para o pessoal se forçar a prestar atenção nas aulas, são com professores que fazem perguntas diretamente aos alunos, as vezes é chato pra gente porque há um nível de tensão de não querer ser chamado, mas nos forçamos a realmente prestar atenção na matéria durante o EAD. Poderia muito ser feito dessa maneira nas práticas de MTE, chamando pelo nome e forçando os alunos a participarem da aula. (peço desculpas por não ter sido presente nas aulas)
Outras coisas que vejo que daria pra melhorar mesmo que tenha sido feita através da aula 1, é reforçar um pouco os conceitos básicos de termodinâmica, muito de nós saímos de termodinâmica sem estar muito afiado, e se houver uma explicação breve e sucinta durante as resoluções do exercício, iria ajudar a compreender melhor. Uma forma de saber se os alunos estão sabendo é sobre determinado conteúdo base é o uso de enquetes anônimas.
Em MTE, ficou ainda mais confuso a matéria quando utilizou python para resolução do problema com entalpias (tanto que acabei não conseguindo fazer no trabalho final), aí foi um ponto que o pessoal ficou bem perdido. Mas o uso de softwares como fluent, CFX ou openfoam para exemplificar o uso de software para calculos de transferencia de calor é muito legal.
Por fim, gostaria de dizer que gostei bastante de você como professor, um dos professores que senti que posso entrar em contato em casos de dúvidas em relação ao curso e coisas da área, gostei bastante do esquema da “mesa digitalizadora” do ipad que o professor utiliza para as aulas, os slides muito bem feitos (salvei todos aqui para caso eu precise depois), gostei bastante dos feedbacks passados sobre os trabalhos e apresentações e é isso. Muito obrigado por ter lecionado essas duas matérias e muito legal estar sempre preocupado em melhorar sua didática (pouquíssimos professores tem essa preocupação). Prometo estar mais presente caso seja meu professor em Refrigeração, espero que meus comentários sejam relevantes 🙂