Pneumática

Pneumática

(Parte 1 de 5)

PAULO HUMBERTO FERRAZZA FLORIANÓPOLIS, maio de 2001.

Paulo Humberto Ferrazza

Dissertação apresentada no Curso de Pós- Graduação em Engenharia de Produção. Área de Concentração: Mídia e Conhecimento, da Universidade Federal de Santa Catarina – UFSC, como requisito parcial para obtenção do título de Mestre em Engenharia de Produção.

Orientador: Profa. Dra. SILVANA BERNARDES ROSA

Florianópolis, maio de 2001.

Esta Dissertação foi julgada adequada para a obtenção do título de Mestre em Engenharia de Produção (Área de Concentração: Mídia e Conhecimento) e aprovada em sua forma final pelo Programa de Pós- Graduação em Engenharia de Produção da Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis, 1 de maio de 2001

Prof. Ricardo Miranda Barcia, Ph.D. Coordenador do Curso

Banca Examinadora:

Profa. Silvana Bernardes Rosa, Dra. Orientadora

Profa. Vânia Ribas Ulbricht, Dra. Membro

Prof. Luciano Scandelari, Dr. Membro

Aos meus pais sempre presentes no coração e cuja vida dedicaram aos sete filhos: - a ele, presente-ausente a eterna saudade pela lição de vida que nos transmitiu. - a ela, o carinho presente das lembranças passadas na dedicação do ainda hoje.

A meu filho Alexandre, o sol a iluminar todos os dias da minha vida.

Aos meus irmãos, Ataíde e Emerson, as minhas cunhadas Cecilia e Clarisse e as minhas sobrinhas e sobrinhos, pelo apoio dado nos momentos difíceis por que passei.

À Profa. Dra. SILVANA BERNARDES ROSA, que, além de orientadora, mostrou-se amiga atenciosa, por sua paciência, tranqüilidade e disponibilidade para as minhas consultas, e que, com a sua capacidade e conhecimentos transmitidos, empenhou-se de maneira generosa e irrestrita para a elaboração desta dissertação.

Aos professores do Programa de Pós-Graduação em Engenharia de

Produção/Laboratório de Ensino a Distância, da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), especialmente ao Dr. FERNANDO O. GAUTHIER, Dr. FRANCISCO A. P. FIALHO, Dra. SILVANA BERNARDES ROSA, Msc. MÁRCIO VIEIRA DE SOUZA e Msc. ROSÂNGELA RODRIGUES, pelos conhecimentos transmitidos, desafios propostos e incentivos sugeridos.

Aos colegas do Curso de Mestrado em Engenharia de Produção do

CEFET-PR, com quem tive a oportunidade de conviver, sonhar, aprender e enriquecer, quer intelectual ou afetivamente, e que comigo partilharam desta viagem, da qual não voltei do mesmo jeito que parti.

Aos funcionários do Laboratório de Mídia - LAMID do Centro Federal de

Educação Tecnológica do Paraná - CEFET-PR, em especial à Rosamélia Parizzotto, João Mansano e Maria Inês Pinheiro, pelo apoio na confecção do software.

A todos aqueles que contribuíram, direta ou indiretamente, seja com uma palavra amiga, seja com um gesto de apoio, atenção ou intenção, para poder chegar a bom termo deste trabalho.

v SUMÁRIO

Lista de Figurasix
Resumoxi
Abstractxii
1 INTRODUÇÃO01
1.1 Origem do trabalho01
1.2 Justificativa e relevância do trabalho02
1.3 Objetivos03
1.3.1 Objetivo Geral03
1.3.2 Objetivos Específicos04
1.4 Limitações do trabalho04
1.5 Estrutura do Trabalho05
2 CONTEÚDOS EXISTENTES06
2.1 Auto-Aprendizagem06
2.1.1 A Teoria de Ausubel para o Ensino da Disciplina de Pneumática10
2.2 O Computador Assistindo ao Ensino12
2.3 Conhecimento Através dos Audiovisuais14
2.4 Recursos Didáticos15
2.4.1 CD-ROM……… ......................................................................19
2.5 Estrutura para Elaboração do Software20
2.6 Softwares de Autoria23
2.6.1 Os Softwares Familiares24
2.6.2 Os Softwares para Autoria de Multimídia24
2.6.2.1 Funcionamento dos Softwares de Autoria26
2.6.2.2 Principais Softwares de Autoria27
2.6.3 Ferramentas Elementares29
3 ANÁLISE DO CONTEXTO EDUCACIONAL30
3.1 A realidade da Escola30
3.2 Análise das Necessidades31
3.3 Estrutura Atual da Disciplina3
3.4 Recursos Disponíveis38
3.4.1 Software Simufluid….39
3.4.2 Curso de Pneumática da Festo Didactic41
3.4.3 Curso de Pneumática da Parker Hanniffin Training43
3.4.4 Livros4
3.4.5 Livro Eletrônico45
4 MODELO DE APLICAÇÃO47
4.1 Estrutura do Livro47
4.2 Tratamento da Informação48
4.3 Técnicas Empregadas48
4.3.1 Como Fazer49
4.3.1.1 Estrutura de navegação do livro49
4.3.2 Onde Fazer51
4.3.3 Para Quem Fazer51
4.4 Telas do Software52
4.4.1 Índice53
4.4.2 Tela de Busca54
4.4.3 Tela de Glossário5
4.4.4 Tela de Conteúdo56
4.4.5 Tela de Avaliação57
5 APLICAÇÃO E VALIDAÇÃO61
5.1 Realização61
5.2 Limitações62
5.3 Metodologia da Validação63
5.3.1..Avaliadores64
5.4 Descrição do Experimento64
5.5 Análise dos Resultados65
5.5.1 Teste de Navegabilidade6
5.5.2 Avaliação dos Critérios Ergonômicos6
5.5.2.1 Condução67
5.5.2.2 Carga de Trabalho72
5.5.2.3 Controle Explícito75
5.5.2.4 Adaptabilidade7
5.5.2.5 Gestão de Erros78
5.5.2.6 Consistência81
5.5.2.7Significado dos Códigos e Denominações82
5.5.2.8 Compatibilidade83
5.5.3 Avaliação Pedagógica84
5.5.3.1 Documentação85
5.5.3.2 Conteúdo do Programa86
5.5.3.3 Aspectos Pedagógicos87
5.5.3.4 Operação do Programa8
5.5.3.5 Resultados dos Alunos89
6 CONCLUSÃO90
6.1 Considerações Finais91
6.2 Recomendações de trabalhos futuros93
8 ANEXOS9
8.1 Comentários dos Avaliadores100
8.2 Ficha de Avaliação110

viii 8.3 Definições dos Critérios Ergonômicos.........................................................114 ix Lista de Figuras

Figura 1: Seqüência da construção de um circuito07
Figura 2: Representação da aprendizagem segundo Ausubel10
Figura 4: Classificação de Edgar Dale17
Figura 5: Classificação brasileira dos recursos audiovisuais adaptada18
Figura 6: Representação de um sistema de organização composta21
Figura 7: Seqüência de ícones do Authorware25
Figura 8: Válvula reguladora de fluxo unidirecional39
Figura 9: Topologia de circuitos40
Figura 10: Estrutura de navegação50
Figura 1: Tela de índice53
Figura 12: Tela de busca54
Figura 13: Tela de glossário5
Figura 14: Tela de conteúdo56
Figura 15: Tela de avaliação 157
Figura 16: Tela de avaliação 258
Figura 17: Tela do aprenda mais59
Figura 18: Esquema do posicionamento da filmadora65
Figura 19: Gráfico de presteza67
Figura 20: Página do Livro Eletrônico68
Figura 21: Gráfico de distribuição por localização69
Figura 2: Gráfico de distinção por formato70
Figura 23: Gráfico de feedback imediato71
Figura 24: Gráfico de legibilidade71
Figura 25: Gráfico de concisão73
Figura 26: Gráfico de ações mínimas74
Figura 27: Gráfico da densidade informacional74
Figura 28: Gráfico das ações explícitas do usuário75

Figura 3: Representação do fluxo de informação e aprendizagem do Livro Eletrônico ..1 Figura 29: Gráfico do controle do usuário..............................................................76

Figura 30: Gráfico de flexibilidade7
Figura 31: Gráfico da experiência do usuário78
Figura 32: Gráfico da proteção contra erros79
Figura 3: Gráfico de mensagens de erros80
Figura 34: Gráfico da correção dos erros81
Figura 35: Gráfico de consistência82
Figura 36: Gráfico de significado dos códigos e denominações82
Figura 37: Gráfico da compatibilidade83
Figura 38: Gráfico representativo da documentação85
Figura 39: Gráfico representativo do conteúdo do programa86
Figura 40: Gráfico representativo dos aspectos pedagógicos87

xi RESUMO

A Automação Pneumática é um ramo da automação industrial dos mais utilizados atualmente na indústria. À medida que cresce a industrialização de determinados estados, cresce a procura por mais especialistas nessa área. A facilidade com que a Pneumática se integra à informática e à eletrônica faz novos equipamentos surgirem com muita freqüência.

O objetivo desse trabalho é avaliar um Livro Eletrônico elaborado nesta dissertação que venha auxiliar os professores no desenvolvimento dos conteúdos básicos da disciplina de Automação no Curso de Tecnologia em Mecatrônica, ou em disciplinas similares. Além disso, facilita aos alunos a assimilação desses conteúdos, bem como possibilita ministrar os conteúdos mais avançados, ainda que na mesma disciplina, em virtude do tempo exíguo decorrente da característica dos cursos de Tecnologia.

O conteúdo no Livro Eletrônico foi pesquisado em livros, sites, catálogos e normas, e em função da seqüência de execução de um circuito, objetivando a consolidação do conhecimento ao final do mesmo e buscando com isso os princípios da aprendizagem explicada por AUSUBEL.

A avaliação final, feita por professores da disciplina, confirmou a validade do livro como auxiliar no processo de ensino da disciplina de Automação Pneumática, possibilitando ao professor, mesmo com um tempo pequeno, abranger outros conteúdos na disciplina.

xii ABSTRACT

Nowadays, one of the most used branches of the industrial automation is the Pneumatic Automation.

The growing industrialization of some states leads to a increasing search for more specialists in this area.

The easiness Pneumatic has to integrate with eletronics and computer science makes that new equipment be frequently build with this technology.

The objective of this work is to evaluate a software elaborated by the author that comes to aid professors in the development of Automation Discipline basic contents, in the Technology in Mecatronic Course. Furthermore it facilitates the assimilation of those contents by the students, as well as suplying the most advanced contents, although in the same discipline, by virtue of time shortage due to the Tecnology courses characteristics.

The content in the software was researched in books, sites, catalogs and norms, and in function of a circuit execution sequence, aiming at the consolidation of the knowledge at the end of it, following the learning principles explained by AUSUBEL.

The final evaluation done by the discipline professors, confirmed the software validity to help the teaching process of Pneumatic Automation Discipline, allowing teacher, to embrace more of the discipline contents in a shorter time.

1 INTRODUÇÃO

1.1 Origem do trabalho

A crise dos anos 70 levou as empresas nacionais à busca da racionalização da mão-de-obra, à procura de alternativas para o desenvolvimento de novos produtos e à elevação da produtividade com o aumento da produção e redução de custos operacionais. Em função disso é que, nesta década de 70, foram implantados no Brasil os primeiros sistemas de Automação Pneumática.

A partir de então é que a utilização do nome Automação dentro da indústria veio e vem sendo empregada, levando as escolas a se empenharem mais na busca do treinamento qualificado para utilização dessa técnica, que, por ser recente, coloca as indústrias nacionais em nível de igualdade com as internacionais, tornando-as competitivas por sua alta tecnologia e pela qualidade de produção.

Com isso muitos sistemas automatizados, sistemas abertos, surgiram e surgem em permanente evolução, valendo-se muito das experiências que vem do “chão” de fábricas. Pode-se, pois, dizer que a Automação, ao mesmo tempo que libera o trabalhador produtivo das tarefas mais repetitivas e perigosas, exige-lhe um novo tipo de tarefa: solucionar problemas de Automação, seja ela de ordem mecânica, elétrica ou eletrônica.

Diante desta realidade, o autor da pesquisa se propôs a elaborar um sistema de ensino de Automação possibilitando uma ferramenta para que o professor possa passar aos discentes as informações necessárias num curto espaço de tempo devido a exigüidade de tempo.

2 1.2 Justificativa e relevância da pesquisa

Como foi exposto acima, por se tratar de um campo inovador, onde, ainda, há muito a pesquisar e a realizar, este trabalho se propôs a estudar e relatar as atividades de desenvolvimento de um software (Livro Eletrônico) com conteúdos de Pneumática Básica, sugerindo alterações para melhorar sua performance se for o caso, com intuito de auxiliar professores e estudantes do curso de Tecnologia que buscam informações para seu melhor embasamento na disciplina específica.

Este sistema como documento digital, além de poupar espaço nas prateleiras, ser muito mais leve que uma pilha de papéis, e de ser ecologicamente mais correto, é de significativa importância para utilização nas escolas, viabilizando aos alunos um processo de aprendizagem e de recuperação de conteúdos perdidos, pois concentra vantagens, tais como o aluno poder conduzir sua auto-aprendizagem, poder estudar em casa com auxílio de um computador e visualizar, além de palavras escritas, fotos, filmes e animações em geral, bem como procura rápida de palavras e ligação direta com a Internet. A riqueza deste documento digital está na facilidade de manipulação e no uso das hiperligações, anotações, índices e marcadores, entre outros recursos.

O desenvolvimento deste software representa uma atividade do

Laboratório de Sistemas Integrado de Manufatura - LABSIM, cujos professores têm grande dificuldade de ministrar a disciplina em função do pouco tempo que os cursos de Tecnologia dispõem, tendo em vista a grande quantidade de conteúdo a ser ensinada e a limitação de carga horária imposta pela grade curricular.

Além disso, a grande parte das bibliografias da disciplina de Pneumática

Básica versa sobre temas diversos, assim como: Produção de Ar Comprimido, Cálculo de Redes, Seleção de Cilindros, Válvulas e Álgebra dentre outros, sobrecarregando alguns, como Álgebra, Cálculo de Redes, Cilindros e Válvulas, e abordando superficialmente outros, como Designação de Simbologias, Construção de Circuitos, Tipos de Cilindros e Válvulas. Ainda, outras bibliografias pertencentes a fabricantes têm, além do objetivo de ensino, um grande cunho de propaganda, válido para as empresas; porém não deva ser objeto do processo de ensino-aprendizagem do Laboratório de Sistemas Integrado de Manufatura – LABSIM.

Pretende-se, então, por meio deste Livro Eletrônico de Pneumática

Básica, propor uma estrutura de matéria que possibilite ao professor mais flexibilidade para ministrar os conteúdos da disciplina e aos alunos um conhecimento prévio, fazendo com que consigam acompanhar os conteúdos da disciplina de Automação.

Enfim, busca-se com este trabalho, uma primeira aproximação a este software, envolvendo a análise de softwares existentes próximos a esta realidade, pesquisa de conteúdos recomendados para inserção no Livro, projeto de Storyboard, implementação e validação junto ao público alvo.

1.3 Objetivos

1.3.1 Objetivo Geral

Descrever, desenvolver e avaliar um software contendo conteúdos de

Pneumática Básica, envolvendo Produção e Preparação de Ar Comprimido, Cilindros, Válvulas e Circuitos Básicos, objetivando auxiliar os estudantes dos cursos de Tecnologia na compreensão da base da disciplina de Automação, proporcionando-lhes uma visão global da técnica de Automação Pneumática, e integrando o uso da Tecnologia no processo de aprendizagem.

1.3.2 Objetivos Específicos

Para atingir o objetivo geral desta dissertação, procurar-se-á alcançar os seguintes objetivos específicos:

• Selecionar e analisar os conteúdos necessários para a compreensão do processo de aprendizagem, partindo de um software de Pneumática Básica, elaborado pelo autor desta dissertação;

• Avaliar a eficácia deste software junto a um segmento da comunidade acadêmica inserida na disciplina de Automação;

• Contribuir para o desenvolvimento da eficiência e eficácia da disciplina de Automação.

1.4 Limitações do trabalho

Este trabalho, no seu desenvolvimento, encontrou algumas barreiras que dificultaram sua realização, contudo não chegaram a prejudicá-lo conforme será possível perceber adiante.: a) Os conteúdos de Pneumática não são cumulativos. À medida que a

Tecnologia avança e se criam novos elementos, esses se somam aos conteúdos básicos. Diferentemente ocorre, por exemplo, ao se aprender o Word: aprendendo-se o Word 97, conseqüentemente conhecer-se-á o Word 95. No caso da Pneumática, porém, caso não se souber o que é uma válvula básica, a experiência prática tem demonstrado que não se poderá estudar válvula proporcional, pois aquele conhecimento é pré-requisito deste outro, ou seja, o conhecimento do segundo conteúdo não prescinde do conhecimento do conteúdo anterior.

Este pré-requisito representa pois, uma limitação no processo ensino aprendizagem, bem como outros a seguir expostos. b) Uma das limitações que pode dificultar a aplicação deste Livro

Eletrônico estaria no caso de alunos não disporem de equipamentos eletrônicos, dificultando a aprendizagem.

c) Além disso a avaliação poderia ter sido mais abrangente pois, ao concluir o Livro Eletrônico, havia terminado o período letivo, não dispondo o elemento humano na quantidade desejada para a validação do software. d) Ainda, convém ressaltar a dificuldade de obter subsídios para a pesquisa de conteúdos que auxiliassem a executar o referido Livro Eletrônico, tendo em vista existência de pouca bibliografia no campo. e) Enfim não se dispunha de pessoal detentor de conhecimento necessário em software de autoria que auxiliasse a construção de referido livro.

Apesar da limitações acima, foi possível superá-las, levando a bom termo a sua proposta de trabalho.

1.5 Estrutura do Trabalho

O trabalho será estruturado em seis capítulos e apresentado na seqüência:

No primeiro capítulo, na introdução, além das considerações iniciais, estão inseridos os objetivos geral e específicos e a estrutura da dissertação.

No capítulo 2, será apresentada a revisão bibliográfica, englobando evolução tecnológica da comunicação, estrutura para elaboração de um software, conhecimento através dos audiovisuais, formas atuais de audiovisuais, desenvolvimento de novas tecnologias no Brasil, softwares tutoriais.

No capítulo 3, serão apresentadas as características das disciplinas de

Automação, suas necessidades, objetivos, as ferramentas utilizadas na atualidade e as vantagens da utilização de meios no processo ensino-aprendizagem.

No capítulo 4, será apresentado o modelo de resolução proposto. No capítulo 5, será a aplicação e validação do modelo proposto, apresentando onde o modelo foi aplicado e os resultados finais.

O capítulo 6, será dedicado às conclusões e recomendações para realização de futuros estudos sobre a temática explorada no presente trabalho.

2 CONTEÚDOS EXISTENTES

Para realizar este trabalho, buscaram-se fontes que tratassem da construção do conhecimento e de softwares educacionais, bem como de softwares tutoriais, que viabilizassem a construção dos mesmos, sabendo-se que pouca literatura há a respeito de softwares educacionais e tutoriais.

Foram estudados a construção do conhecimento, a auto-aprendizagem, o conhecimento através de audiovisual, recursos didáticos, e a elaboração de software.

2.1 Auto-Aprendizagem

“A aprendizagem supõe pelo menos dois componentes interligados: o primeiro é o esforço reconstrutivo pessoal do aluno; e o segundo é uma ambiência humana favorável, onde se destaca o papel maiêutico do professor” (DEMO, 1999, p. 167).

A auto-aprendizagem de adultos, segundo BELLONI (1999), “constitui um tema relativamente novo no campo da educação. Embora de modos variados segundo países e regiões, as teorias construtivistas, interacionistas e as pedagógicas ativas exerceram grande influência sobre as teorias e práticas pedagógicas na educação infantil. Esta influência, porém, é bem menos presente no ensino superior, e, mesmo no secundário, onde os modelos tradicionais e/ou behavioristas são ainda fortemente predominantes. Isto significa que os processos de aprendizagem do estudante adulto são ainda pouco conhecidos...”

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