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Disciplina de Transferência de Calor e Massa I: meus planos para melhorar

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

  1. Criar mais listas de exercícios desafiadores, fazendo delas um item de avaliação, e dedicar aulas a explorar esses exercícios;
  2. 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;
  3. 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.