Desenvolvimento, implementação e avaliação de uma ferramenta computacional de ensino e aprendizagem de hidráulica e hidráulica aplicada, com abordagem interdisciplinar

Abstract

O conhecimento de hidráulica e a capacidade de desenvolver projetos hidráulicos é de fundamental importância para os futuros profissionais de engenharia das áreas relacionadas. Dessa forma, é necessário um empenho de professores e alunos para uma construção satisfatória do conhecimento, com o objetivo de trazer cada vez mais a prática para o ambiente de sala de aula e de fazer com o que o ensino se aproxime da realidade dos estudantes. Nesse contexto, a adoção de tecnologias, atrelada a metodologias ativas pode ser uma alternativa para romper paradigmas e melhorar o desempenho e o interesse no processo de aprendizagem. A partir disso, esse trabalho busca a concepção, desenvolvimento e implementação de uma ferramenta computacional de ensino de hidráulica e hidráulica aplicada, a ser fornecida para os estudantes de engenharia. A ferramenta inclui a transposição de experimentos reais existentes em laboratórios físicos para o computador, ou seja, um laboratório virtual; simulações de situações hidráulicas corriqueiras, não inseridas em um protótipo existente; além de exercícios de fixação e questionários teóricos. Os experimentos reais foram transpostos após uma análise de processos de modelagem, comparando o Método de Newton e o Método GLUE para a calibração. O Método de Newton foi mais eficaz, devido à sua simplicidade, sendo utilizado para a representação da rugosidade absoluta, do comprimento equivalente e do fator característico K. A ferramenta foi desenvolvida pelo programa LabView, através da linguagem G, codificada a partir de blocos, que permite uma interação com o usuário e a representação de elementos experimentais. Após pronto, a franquia foi denominada ?Conexão Hidráulica?, com seis programas distintos e 27 módulos no total. O software apresentou boa identidade visual, satisfatória aderência aos conteúdos de Hidráulica I, com abordagem interdisciplinar e boa interatividade. O ?Conexão Hidráulica? foi avaliado por meio de uma análise técnica e pedagógica, apresentando bons resultados. Em seguida, colocado a disponibilização para os alunos, houve uma confirmação estatística da melhora do desempenho, com 95% de confiabilidade, nos dois testes realizados. Como ponto negativo, destacou-se a falta de interesse dos estudantes em buscar a ferramenta, quando o uso da mesma não era obrigatória.

Abstract: The knowledge of hydraulics and the ability to develop hydraulic projects is of fundamental importance for future engineering professionals in related areas. Therefore, commitment from teachers and students is necessary for a satisfactory construction of knowledge, with the aim of increasingly bringing practice into the classroom environment and making teaching come closer to the students' reality. In this context, the adoption of technologies in teaching, linked to innovative teaching methodologies, can be an alternative to breaking paradigms and improving performance and interest in the learning process. Based on this, this work seeks to design, develop and implement a computational tool for teaching hydraulics and applied hydraulics, to be provided to engineering students. The tool includes the transposition of real experiments existing in physical laboratories to the computer, that is, a virtual laboratory; simulations of common hydraulic situations, not included in an existing prototype; in addition to fixation exercises and theoretical questionnaires. The real experiments were transposed after an analysis of modeling processes, comparing the Newton Method and the GLUE Method for calibration. The Newton Method was more effective, due to its simplicity, being used to represent the absolute roughness, the equivalent length and the characteristic factor K. The tool was developed by the LabView program, using the G language, coded from blocks, which allows interaction with the user and the representation of experimental elements. Once ready, the franchise was called ?Conexão Hidráulica?, with six different programs and 27 modules in total. The software presented a good visual identity, satisfactory adherence to the contents of Hydraulics I, with an interdisciplinary approach and good interactivity. Conexão Hidráulica was evaluated through a technical and pedagogical assessment, presenting good results. After being made available to students, there was statistical confirmation of improved performance, with 95% reliability, in the two tests carried out. As a negative point, the students' lack of interest in searching for the tool stood out, when its use was not mandatory.