O curso de Engenharia Aeroespacial da UFSM implementou recentemente um método de ensino chamado CDIO (Conceive, Design, Implement, Operate), que tem sua origem no Massachusetts Institute of Technology (MIT) e já está presente em diversas escolas de Engenharia. Na UFSM, é chamado de CPIO (Concepção, Projeto, Implementação e Operação). A ideia é que os alunos desenvolvam atividades inerentes à profissão de engenharia desde o primeiro ano do curso.
Em sua reforma curricular recente, foram criadas quatro disciplinas obrigatórias extra-classe no curso de Engenharia Aeroespacial: CPIO 1, CPIO 2, CPIO 3 e CPIO 4, que são ofertadas no segundo, quarto, sexto e oitavo semestres do curso, respectivamente. O nono semestre é dedicado à atividade tradicional de Trabalho de Conclusão de Curso (TCC).
Atualmente, o curso conta com 3 turmas, que ingressaram nos anos de 2015, 2016 e 2017, que se encontram no sexto, quarto e segundo semestre, respectivamente. Idealmente, todos deveriam cursar CPIO 1 no segundo semestre, no entanto, devido à adaptação curricular, no semestre corrente, todas as turmas realizaram o CPIO 1.
Como funciona
A ideia do método é promover um avanço progressivo das atividades dos alunos, sempre avaliando pelo menos um dos itens C, P, I ou O. Por exemplo, em CPIO 1, os discentes devem desenvolver concepção e introdução ao projeto. Em CPIO 2, devem desenvolver concepção e projeto com introdução à implementação. Mas, estas diretrizes não são obrigatórias, se um grupo de alunos deseja avançar para fases mais avançadas, eles são encorajados.
Os alunos propõem projetos e os desenvolvem, obrigatoriamente em grupo, sob a supervisão de um professor coordenador geral da disciplina. Além disso, outros professores trabalham como orientadores. A disciplina de CPIO é extra classe e contabiliza 60 horas de encargos aos alunos, dando a liberdade aos mesmos de tomar o protagonismo de sua formação. Trata-se de uma abordagem de ensino aprendizagem centrada no discente, na qual o docente é um colaborador.
Para exercer o controle do andamento das atividades, existem requisitos mínimos: apresentação de pré-projeto no início do semestre, relatório parcial em meados, bem como relatório final e apresentação oral ao término do período letivo.
Primeiros resultados
No final deste segundo semestre de 2017, foi realizada a primeira rodada de apresentações de trabalhos de CPIO na UFSM. Envolveram-se 20 grupos com 72 alunos ao todo. Também participaram das atividades 6 professores.
Segundo o professor Pedro Paglione, Engenheiro, Mestre e Doutor em Engenharia Aeronáutica, que trabalhou 40 anos no ITA, o Instituto Tecnológico de Aeronáutica: “Foi muito gratificante participar, como professor visitante na UFSM, da comissão que avaliou as apresentações e os relatórios finais realizados pelos alunos do primeiro curso de CPIO na UFSM. Repensar a maneira de se ensinar engenharia atualmente é uma necessidade indiscutível. Vários artigos e publicações sobre o tema vêm corroborar a minha experiência e anseio no sentido de um novo método de ensino de engenharia, no qual os alunos atuem também de maneira ativa, executando projetos que os levem a pensar em todos os aspectos ligados à concepção, ao projeto, à implementação e à operação de um novo produto de engenharia. Deve-se buscar um compromisso entre a experiência prática os diversos cursos de graduação que vão fornecer os conhecimentos da física e das ferramentas adicionais (matemática, computação, etc) indispensáveis para a solução de um problema de engenhar.”
O professor Pedro continua: “Isto vai, indubitavelmente, motivar, de forma extraordinária, a curiosidade e, portanto, a vontade do aluno de engenharia em finalizar o seu curso de engenharia. Acredito que o número de desistências deva cair consideravelmente, se o aluno, logo no início de seu aprendizado for levado a cursar uma matéria de CPIO, onde ele, inicialmente, perceba a necessidade das matérias que ainda vai cursar, quando tenta resolver um problema de engenharia. A participação do aluno em um grupo que vai ser designado para solução de um projeto de CPIO é também uma outra forma extraordinária de tirá-lo de um eventual isolamento na universidade; uma das causas frequente que levam alunos a desistir do curso de engenharia. Por outro lado, o professor precisa aprender a sair de sua eventual zona de conforto, onde apenas se preocupa com assuntos de sua especialidade. A solução de um problema de engenharia é multidisciplinar e todas as matérias lecionadas têm a mesma importância na formação de um bom engenheiro. Sem prática, não se forma um bom engenheiro e cursos de CPIO, durante a graduação, suprimem esta lacuna. Deve-se também incentivar a participação do aluno, durante a graduação, se possível, a experiências práticas em firmas de engenharia, considerando-as como matérias cursadas. Isto era comum no passado e, infelizmente, deixou de ser requisito necessário à formação atual do engenheiro.”
E finaliza sua avaliação da seguinte forma: “Foi uma experiência sensacional assistir as apresentações dos alunos, neste primeiro curso de CPIO da UFSM, e constatar que alguns dos trabalhos são propostas inovadoras valiosas e, portanto, merecem ser patenteadas.”
Trabalhos apresentados
Projetos de foguetes ou seus subsistemas
| Protótipo de motor foguete a propelente liquido de baixo custo para fins didáticos. Conduzido por alunos do segundo semestre, já resultou na montagem de um protótipo. |  |
| Construção de um motor foguete. Trabalho de alunos do segundo semestre, trata da concepção, dimensionamento e construção de um motor foguete a combustível sólido, o qual já está em fase avançada de montagem. |  |
| Concepção de um foguete sonda de pequeno porte. Desenvolvido por alunos do quarto e sexto semestres, trata-se de um projeto bem detalhado, cobrindo vários sub sistemas de um foguete a combustível sólido de dois estágios. Contou com a participação do estudante visitante estrangeiro Diego Andrés Silva Vera, o qual cursa engenharia aeronáutica na Bolívia. |  |
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Projeto e desenvolvimento de uma bancada vertical de testes de motor foguete de até 400 Newtons. Conduzido por alunos do segundo e quarto semestres, o qual tem por objetivo desenvolver uma estrutura que pode ser incorporada por laboratórios didáticos e pelo grupo UFSM Rocket Lab. |
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| Concepção e projeto de um foguete experimental básico. Desenvolvido por alunos do segundo semestre, com foco em dimensionamento inicial e estudo da tecnologia. |
Motores aeronáuticos
| Concepção de um motor a reação didático. Conduzido por alunos do quarto semestre, trata-se de ampla revisão bibliográfica sobre motores a jato, com a concepção e desenhos de um motor turbo fan didático (baseado no avião A380) para ser futuramente construído didaticamente (sem combustão) para exposição em laboratório. |  |
| Princípios da propulsão a jato. Conduzido por alunos do segundo semestre, trata da concepção e projeto de um motor a jato em miniatura, o qual será operacional para fins didáticos. No momento, algumas peças do motor já começaram a ser fabricadas em laboratório do colégio técnico industrial (CTISM). |  |
Projetos de aeronaves
| Planador de voo livre Urubuzinho. Conduzido por alunos do segundo semestre, trata-se de um projeto de longo prazo de planador de competição, o qual iniciou-se com a concepção e projeto preliminar de um planador de voo livre (não tripulado). |  |
| Desenvolvimento de Veículo aéreo não tripulado para uso experimental. Efetuado por alunos do 6 semestre, tratou da concepção e integração de um veículo aéreo não tripulado (VANT) de pequeno porte a partir de peças comerciais, visando a prática de engenharia de sistemas. |  |
| Aeronave remotamente pilotada para aplicação agrícola: com fins de pulverização e mapeamento. Estudo elaborado por alunos do quarto semestre, trata da identificação de oportunidade de mercado e concepção de um VANT que seja passível de utilização em aplicações agrícolas no Rio Grande do Sul, complementando o trabalho já realizado por aeronaves tripuladas. | |
| MDO Process for conceptual design of a remotely piloted aircraft. Conduzido por aluna do sexto semestre, em conjunto com uma aluna da Engenharia Mecânica, trata de uma ferramenta computacional para otimização sistemática de projetos de VANTs em etapas iniciais (projeto conceitual). |  |
| Estudo da implementação de veículos aéreos não tripulados na sociedade brasileira visando nacionalização tecnológica e redução de riscos. Conduzido por alunos do segundo e sexto semestres, trata da investigação de cenário e proposição de uma concepção de VANT para aplicações compatíveis com a realidade brasileira. |
Sistemas aeroespaciais
| Projeto e implementação de um programa para aquisição de dados de vibração de asas de ARP e validação de seu modelo matemático. Conduzido por alunos do sexto semestre, já resultou em um protótipo envolvendo a eletrônica de aquisição de dados o programa de processamento de sinais, bem como sua interface gráfica. | |
| Projeto de um sistema de ajuste dos assentos da aeronave Tucano R. Trabalho desenvolvido por alunos do sexto e quarto semestres. Tratou-se de uma colaboração com a empresa aeronáutica Erres de Santa Maria para adaptação dos assentos da aeronave produzida pela mesma. | |
| Rotores de helicópteros. Conduzido por alunos do segundo e quarto semestre, tratou de revisão bibliográfica sobre helicópteros no Brasil com foco em seus rotores. A imagem abaixo é emblemática, pois demonstra os alunos no papel central da atividade de ensino-aprendizagem, com o professor participando como mais um elo da corrente do desenvolvimento do conhecimento. |  |
| Bancada de simulação de controle automático. Conduzido por alunos do quarto semestre, tratou de uma revisão sobre os controles de veículos lançadores e uma proposta de bancada didática para controlar o apontamento de uma tubeira de foguete. |
Projetos no âmbito de ensino
| Concepção e implementação de um curso de introdução a ferramentas computacionais com aplicação em fluidodinâmica para engenharia aeroespacial. Conduzido por alunos do sexto semestre contando com apoio do FIEN (Fundo de Incentivo ao Ensino da PROGRAD). Os discentes ofertaram cursos para os colegas de modo a utilizar o laboratório de computação recém implantado para o curso. É uma oportunidade de capacitar os próprios colegas com ferramentas que os mesmos podem usar em seus trabalhos de CPIO. |  |
| Cursos de introdução a ferramentas computacionais para engenharia aeroespacial: MATLAB e Simulink. Conduzido por uma aluna do sexto semestre junto de um aluno do curso de Engenharia de Telecomunicações, também contou com o apoio do FIEN e seguiu a mesma filosofia do curso apontado anteriormente. |  |
Ferramentas e processos de gestão
| Análise das atividades de manutenção executadas na Ala 4 e proposta de um modelo esquematizado de gestão. Conduzido por alunas do sexto semestre, insere-se no âmbito da parceria entre a UFSM e a Força Aérea Brasileira, objetivando estudos que visam o aprofundamento da formação acadêmica, mas também dando retorno para a outra instituição, no caso, a Ala 4 (Base Aérea de Santa Maria) | |
| Projeto de dirigível ARES X-579. Conduzido por alunos do segundo e quarto semestres. O projeto se iniciou por pesquisa de mercado, definindo, a partir de interação com a comunidade, um produto de seu interesse. Passando, em seguida, por importantes fases tais como: definição da marca, campanha de marketing, concepção de preço, etc. Alguns resultados já são dignos de registro de propriedade intelectual. |  |
Aprendizados
Notou-se que todos os trabalhos eram complementares, sem repetição significativa de temas ou conteúdos. A integração entre os grupos é encorajada, sendo que muitos deles já possuem colaboração. Com a rodada de apresentações, o contato se ampliou, sendo que se espera maior integração nos próximos semestres.
No geral, os alunos manifestaram grande atenção pelo desenvolvimento de tecnologia, desejando trabalhar para suprir carências nacionais no setor aeroespacial. Eles têm noção da necessidade de pensar no longo prazo e de que a jornada deve ser iniciada em algum momento.
Muitos trabalhos tiveram a iniciativa de fornecer resultados que possam ser usados para equipar os laboratórios da UFSM, servindo de bancadas didáticas, visto que o curso de Engenharia Aeroespacial ainda é incipiente em estrutura física.
Cabe destacar projetos que extrapolaram as fronteiras da universidade, tais como a cooperação com a empresa Erres, para adaptação de um sistema de assentos, bem como o projeto em conjunto com a a Ala 4 (Base Aérea de Santa Maria), para estudo de atividades de manutenção. Espera-se que tais iniciativas sejam ampliadas ao longo dos próximo semestres, para tanto, o curso de Engenharia Aeroespacial já vem conduzindo tratativas com diversas empresas e instituições públicas visando a assinatura de convênios.
O prof. Marcelo Zanetti, do curso de Engenharia de Telecomunicações da UFSM e colaborador do curso de Engenharia Aeroespacial, participou das apresentações e considerou: “A maior parte dos cursos de engenharia no Brasil possui currículos enormes, com disciplinas focadas e pouco relacionadas. Portanto é comum que o aluno se interesse mais por certas disciplinas, enquanto que outras são encaradas como meros obstáculos a serem transpostos para diplomação. Muitos desses obstáculos desmotivam os alunos, resultando em evasão no ensino superior, principalmente entre aqueles de primeiro ano. Assim é louvável o pioneirismo do curso de Engenharia Aeroespacial na adoção da metodologia CPIO a partir do segundo semestre de seu currículo obrigatório, cujo impacto mais óbvio é justamente promover entre seu corpo discente uma maior conscientização sobre a relevância de cada um de seus componentes curriculares. Além disso, frente aos projetos ambiciosos e empolgantes propostos pelas equipes de alunos nessa primeira edição do CPIO, contando com uma massa crítica discente/docente já presente, e comprometimento institucional, espera-se que o CPIO inicie uma reação em cadeia que resultará no estabelecimento de Santa Maria como um polo tecnológico aeroespacial. Ver para crer ou plantar para colher?”
Com informações do Professor André Luís da Silva – Coordenador do Curso de Engenharia Aeroespacial do CT/UFSM.
