ANALISANDO O SABER TEÓRICO E O SABER PROCEDIMENTAL SOBRE MECÂNICA DOS FLUIDOS A PARTIR DE DADOS DISCURSIVOS

## ANALISANDO O SABER TEÓRICO E O SABER PROCEDIMENTAL SOBRE MECÂNICA DOS FLUIDOS A PARTIR DE DADOS DISCURSIVOS

## ANALYZING THE THEORETICAL KNOW AND PROCEDURAL KNOW ABOUT MECHANICS OF FLUIDS FROM DISCURSIVE QUESTIONS

## Caio Agra 1 , Amanda Amantes 2

1 UFBA/IF/PPGEFHC, caioagra@uol.com.br UFBA/FACED, amandaamantes@gmail.com

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## Resumo

O presente estudo tem como finalidade avaliar o entendimento de estudantes do curso de formação em técnico de operação de petróleo e gás sobre conteúdos de natureza científica e técnica relacionados à mecânica dos fluidos, conhecimentos considerados de destacada importância para a prática deste profissional no âmbito dos processos tecnológicos e produtivos presentes na indústria de petróleo e gás, onde o saber teórico e o saber prático se encontram no enfrentamento de problemas concretos. As ferramentas são aplicadas às respostas dadas a duas questões discursivas de natureza conceitual e procedimental, aplicadas ambas em dois momentos distintos da pesquisa, no início e no final do curso de formação. A análise exploratória é desenvolvida a partir da categorização das explicitações, na perspectiva docente de avaliação, e na Teoria das Habilidades Dinâmicas de K. Fischer. Os resultados apontam para uma evolução no entendimento dos conceitos centrais relacionados a fluidos, tais como viscosidade, vazão e pressão.

Palavras-chave : saber teórico, saber prático, aprendizagem, metodologia

## Abstract

The present study aims to evaluate the understanding of students of technical training in operating oil and gas contents on scientific and technical related to fluid mechanics, knowledge considered of particular importance for the practice of this technicians in proceedings technological and productive present in the oil and gas industry, where the theoretical and practical knowledges join to solve specific problems. The tools are applied to the responses to two discursives questions of conceptual and procedural nature, both applied at two different times of the research at the beginning and end of the training course. Exploratory analysis is developed from the answers categorization, the teaching evaluation perspective, and the Theory of Skills Dynamics K. Fischer. The results point to an evolution in the understanding of the central concepts related to fluids, such as viscosity, flow and pressure.

: theoretical knowledge, practical knowledge, learning,

Keywords methodology

## Introdução

- O processo de construção do conhecimento em conteúdos de mecânica dos fluidos desenrola-se a partir da necessidade de abarcar um corpo de saberes teóricos bem identificado e validado pela comunidade de especialistas (engenheiros e técnicos) em sala de aula. Alguns autores apontam que tais conteúdos devem ser aprendidos apenas na situação concreta dos processos produtivos de óleo e gás, 'fazendo' e 'vendo fazer', processo que propicia a aprendizagem na ação.
- O estudo dos fluidos tem uma ampla abrangência de aplicações na engenharia, tais como o funcionamento de bombas, ventiladores, turbinas, escoamento e estocagem de líquidos e gases (fenômenos de transporte), medição de vazão de fluidos e segurança de instalações industriais (WHITE, 2011).

Para AUSUBEL, NOVAK e HANESIAN (1980), o fator mais importante que influencia a aprendizagem é aquilo que o aluno já conhece. A aprendizagem significativa está subjacente à integração construtiva do pensamento e das ações que levam à capacitação para o fazer, tanto quanto ao compromisso quanto à responsabilidade pelas ações.

Nossa pesquisa se propõe a investigar a evolução do entendimento de técnicos de operação de petróleo e gás da Escola Técnica da Universidade Petrobras (Campus Salvador) em relação aos conteúdos sobre mecânica dos fluidos, tendo em vista a contraposição entre o saber prático e o saber teórico. Nesse trabalho relatamos a primeira fase da pesquisa, onde realizamos uma análise sobre o conhecimento inicial e final de uma turma do curso. A análise foi realizada a partir da coleta de dados de um teste que procurou acessar o caráter teórico e procedimental dos sujeitos. Utilizamos como ferramenta de análise a TCETaxonomia da complexidade do entendimento (AMANTES et al., 2013), construída à luz da Teoria das Habilidades Dinâmicas (FISCHER, 2006). Os procedimentos foram realizados em dois momentos distintos (ondas): o primeiro, logo após o início do curso de formação e o outro ao final das atividades teóricas em sala de aula.

## Aprendizagem sobre mecânica dos fluidos

A aprendizagem dos conceitos e aplicações sobre conteúdos de mecânica dos fluidos é central para o desenvolvimento de algumas profissões (nível superior ou nível médio/técnico), notadamente as relacionadas à engenharia civil, mecânica, hidráulica, naval, aeronáutica, química, petróleo & gás, dentre outras. O conhecimento teórico e prático sobre grandezas físicas como pressão, massa específica, temperatura, vazão, densidade, tensão superficial, viscosidade e energia são relevantes nesse sentido, assim como o entendimento sobre o princípio de Pascal, o princípio dos vasos comunicantes, a relação de Bernoulli, os tipos de escoamento de fluidos (monofásico, multifásico, laminar, turbulento) e a lei dos gases perfeitos. O ensino e o currículo dos cursos de formação desses profissionais devem priorizar o equilíbrio entre o conhecimento ou saber teórico e o conhecimento ou saber em ação (prático) e possibilitar ajustes internos que permitam a boa formação científica e técnica.

No currículo normativo, o saber em ação vem quase sempre em último lugar, como uma reflexão posterior, a fim de prover demonstrações e técnicas, sendo uma

oportunidade para aplicação dos conceitos teóricos. Para que o saber em ação seja inserido com eficácia nos programas tradicionais de formação profissional faz-se necessário possibilitar estender o tempo para que os alunos não só vivenciem a reflexão-na-ação como também a reflexão sobre a ação, entendendo a ação como ato de modificação, de mudança, de reconstrução continuada, sem fim (SCHÖN, 2000).

Nesse trabalho concebemos o saber teórico como um tipo de entendimento sobre conteúdos específicos. Nesse sentido, esse entendimento e diversas variáveis cognitivas são interpretados como um traço latente dinâmico, que só pode ser acessado e mensurado através de um conjunto de observáveis que se manifestam no tempo. A mudança ou evolução do entendimento (ou saber teórico) determina o processo de aprendizagem. Nessa acepção, um novo conhecimento é construído através de sucessivas elaborações e reestruturações de um entendimento prévio, envolvendo diferentes habilidades para relacionar conteúdos, interpretar significados e incorporar novos elementos a este quadro pré-existente (FISCHER, 2006).

- O saber procedimental, no nosso estudo, é caracterizado por um tipo de entendimento que compreende a habilidade de lidar com situações problemáticas, aplicando o conhecimento para solucionar questões ou resolver tarefas específicas. É um saber em ação, mas essa ação não se refere necessariamente a um aspecto concreto, motor; pode ser compreendida como uma ação mental. Diferentemente do saber teórico, que compreende um entendimento em termos fenomenológicos e, portanto, está fortemente relacionado ao aspecto conceitual e descritivo, o saber procedimental se refere à aplicação do conhecimento, em um sentido mais pragmático.

A perspectiva teórica adotada para interpretar a aprendizagem é que ela se refere a uma evolução temporal do entendimento (COELHO, 2010, AMANTES, 2009) demarcada por fases de equilíbrios e desequilíbrios, progressos e retrocessos (FISCHER, 1980). Nesse processo, o entendimento vai se alterando, aumentando, sendo possível estabelecer um caminho de desenvolvimento. Dessa forma, é possível acessar e avaliar a aprendizagem a partir do mapeamento da mudança do entendimento, que pode ser classificado em diferentes instantes de tempo de acordo com seu nível de complexidade. Utilizamos a Teoria de Habilidades Dinâmicas (FISCHER, 1980), que estabelece uma hierárquica de complexidade para delimitar atributos latentes, para estabelecer um sistema categórico de classificação do entendimento ou saber teórico.

Consideramos ainda que o processo de aprendizagem sofre influência de diversos fatores, tais como: suporte social, maturidade, cultura, familiaridade com o conteúdo, dentre outros (BIGGS E COLLIS, 1982). Por isso faz parte da nossa pesquisa a identificação dos principais fatores que influenciam o saber teórico e o saber procedimental. Essa fase, entretanto, não será relatada.

## Metodologia

- O desenho da pesquisa para o estudo do desenvolvimento (entendimento, aprendizagem) necessita ser amplo para capturar a variabilidade e a diversidade das atividades humanas. O desenho da pesquisa prevê múltiplas ondas de medidas, de

forma a capturar as mudanças ou variações e propor atividades sensíveis à variabilidade dos caminhos percorridos pelas pessoas (FISCHER & BIDELL, 2006).

A identificação da variabilidade nos padrões de desenvolvimento requer escalas de medidas que capturem altos e baixos valores das variáveis em questão. Nesse aspecto, os modelos Rasch são adequados à construção de escalas onde cada sujeito pode ser avaliado para determinar seu caminho particular de desenvolvimento (WU & ADAMS, 2007).

## Coleta de dados

O presente trabalho tem natureza exploratória, com abordagem qualitativa, em etapas, iniciando-se por uma turma do curso de formação de técnicos de operação de petróleo e gás (TO) da Escola Técnica da Universidade Petrobras, Campus salvador/BA. Esse curso foi programado para turmas com 20 alunos, egressos de processo seletivo público específico, com exigência básica de diploma oficial (validação pelo MEC) em curso técnico de Escolas Regulares. Possui carga horária de 448 horas (teóricas), mais um período de estágio (80 horas) realizados durante 5 meses, com avaliações de caráter eliminatório, em cada disciplina e no estágio (prático).

Esse estudo é parte de uma pesquisa mais ampla, onde serão analisadas as respostas a vinte questões sobre conteúdos de mecânica dos fluidos, em três momentos distintos do itinerário formativo do técnico de operação (início e fim do curso de formação, e seis meses após o término desse curso). O instrumento também será aplicado aos técnicos de operação que já estão em pleno desenvolvimento (cinco anos de trabalho efetivo na atividade). As respostas serão analisadas separadamente e comparativamente às demais já mencionadas, momento em que serão avaliadas as evoluções no entendimento dos conteúdos já explicitados. O instrumento é formado por itens sobre o entendimento conceitual, de realização de cálculos e de detalhamentos procedimentais diante de situaçõesproblemas vivenciados na prática comum dos técnicos de operação de petróleo e gás, no cotidiano produtivo. A pesquisa original (modalidade descritiva de caso e método quali-quantitativo ) tem o seguinte desenho de coleta e análise de dados:

Figura 1 - Coleta e análise de dados da pesquisa original

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Nesse trabalho, duas questões aplicadas no início e no final do curso são analisadas. A primeira (conceitual), sobre 'viscosidade' (questão 1 apresentada abaixo), e a segunda (procedimental), envolvendo uma situação-problema (questão 2 apresentada). A análise é feita no sentido de verificar a adequação do tipo de item para acessar o entendimento conceitual e procedimental, assim como validar o sistema categórico construído.

## Questão 1 : 'O que você entende por viscosidade'

A figura abaixo representa um vaso separador trifásico em operação manual. Qual a sequência de operações que você executaria nas válvulas de controle mostradas para que fosse mantido o nível da

Questão 2 : interface óleo-água, se o fluxo de entrada da mesma emulsão no vaso aumentasse?

Figura 2 - Fonte: Elaborada pelos autores.

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## Análise e resultados

## Categorização dos dados discursivos

A análise dos testes de conhecimento foi realizada a partir de método qualitativo, através da categorização das respostas em níveis hierárquicos De complexidade estabelecidos pela Taxonomia da Complexidade do Entendimento (TCE- AMANTES et al., 2013). As categorizações dos dados obtidos (respostas) para as duas questões apresentam-se na forma abaixo (tabelas 1 e 2). A escala qualitativa hierárquica compreende uma estrutura compatível com a escala do tipo Guttman (1944), em que cada resposta enquadrada em um nível de entendimento pressupõe o entendimento do nível anterior:

## Níveis de entendimento sobre 'viscosidade' - VIS a VIS4:

Tabela 1 - Níveis de entendimento sobre 'viscosidade' obtidos a partir das respostas à questão 1.

Níveis de entendimento sobre: 'etapas do procedimento operacional adequado' (OPET1 a OPET3); 'comportamento da variável pressão' - OPPR1 a OPPR3, e 'comportamento da variável vazão' - OPVA1 a OPVA4:

Tabela 2 - Níveis de entendimento sobre etapas do procedimento operacional adequado', 'comportamento da ' variável pressão' e 'comportamento da variável vazão' obtidos a partir das respostas à questão 2.

A partir dessa ferramenta, avaliamos o entendimento em princípio em dois momentos para descrever sua evolução em relação ao conceito de viscosidade (Questão 1) e ao comportamento das variáveis pressão e vazão, interrrelacionadas em uma situação problema (processo físico, Questão 2). O acesso foi realizado em dois momentos distintos (duas 'ondas' de medição'), no início e no final do curso de formação de técnicos de operação de petróleo e gás.

## Exploração dos dados

Utilizando-se a estatística descritiva, os resultados obtidos, em percentuais de respostas certas (nº de respostas no início do curso = 20; nº de respostas no final do curso = 17) são mostrados abaixo:

Figura 3 - Entendimento sobre a variável 'viscosidade' (série 1- início do curso; série 2 - final do curso).

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Figura 4 - Entendimento sobre as variáveis 'etapas do procedimento operacional' , 'pressão' e 'vazão' (série 1início do curso; série 2 - final do curso).

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Nas duas ondas de mensuração realizadas (início e final do curso de formação), constataram-se patamares diferenciados de entendimento para os alunos. Em relação ao conceito de viscosidade (VIS), os resultados apontam para um avanço no entendimento dos alunos (figura 2), uma vez que houve acréscimos quantitativos nas categorias VIS2, VIS3 e VIS4, entre as duas ondas de medição (series 1 e 2), sugerindo que as aulas teóricas proferidas ao longo do curso de formação tiveram efeito positivo para a aprendizagem mais aprofundada do conceito de viscosidade.

No que se refere à questão 2 (procedimental), a categoria que diz respeito à compreensão das etapas a serem seguidas no manejo das válvulas para estabilização das condições operacionais do vaso de pressão (OPET), houve considerável declínio, resultado que será investigado mais detalhadamente na pesquisa ampla.

Em relação às variáveis pressão (OPPR) e vazão (OPVA), os avanços no entendimento dos seus comportamentos operacionais foram significativos entre as duas ondas de medição (séries 1 e 2), mostrados pelos resultados maiores alcançados na segunda onda (avaliação ao final do curso de formação), o que sugere uma abordagem adequada desses conceitos e de suas aplicações práticas, ao longo do curso de formação.

## Considerações finais

- O sistema de categorias adotado no trabalho foi construído com o objetivo de avaliar o entendimento dos alunos no curso de formação de técnicos de operação de petróleo e gás, e se mostrou satisfatória para acessar e avaliar qualitativamente o entendimento em diferentes momentos, o que possibilita investigar o processo de aprendizagem.
- Os resultados até então mostrados (estatística descritiva) sinalizam um avanço do entendimento conceitual e procedimental dos alunos a respeito dos comportamentos das variáveis de viscosidade, pressão e vazão, diante da situaçãoproblema proposta, resultado preliminar que também será analisado mais profundamente na pesquisa ampliada, a partir de ferramentas quantitativas baseadas no modelo RASCH.
- A etapa seguinte da pesquisa buscará avaliar qualitativamente e quantitativamente as mudanças no entendimento dos alunos em conteúdos de mecânica dos fluidos relacionados a outros conceitos, tais como massa específica, nº de Reynolds, escoamento de fluidos, medição de vazão e conservação da energia, durante o curso de formação e também após o seu término, com o intuito de verificar as influências do contexto vivencial do técnico de operação, no enfrentamento de situações concretas de trabalho, comparando o saber teórico com o saber em ação (prática reflexiva - Schön, 2000), adquiridos ao longo do percurso profissional desses técnicos.

## Referências bibliográficas

AUSUBEL, D. P, NOVAK, J.D e HANESIAN, H. Psicologia Educacional . Rio de Janeiro: Interamericana, 1980.

AMANTES, Amanda. Contextualização no Ensino de Física: efeitos sobre a Evolução do entendimento dos estudantes . Tese de Doutorado, UFMG, 2009, 275p.

BIGGS, J.; COLLIS, K. Evaluating the quality of learning: the SOLO taxonomy . New York: Academic Press, 1982.

COELHO, G. R.; BORGES, O. Construindo uma escala para avaliar o entendimento dos estudantes em eletricidade. Encontro de Pesquisa em Ensino de Física, XII, Águas de Lindóia, SP, 2010. IN Atas.

FISCHER, K. W. A Theory of Cognitive Development: The Control and Construction of Hierarchies of Skills . Psychological Review, 1980. v. 87, p. 477-531.

FISCHER, K. W. Dynamic cycles of Cognitive and Brain development . In: BATTRO, A. M.; FISCHER, K. W. (Eds.). The educated brain . Cambridge, U.K.: Cambridge University Press. 2006.

FISCHER, K. W.; BIDELL, T. R. Dynamic development of action, thought, and emotion. In: DAMON, W.; LERNER, R. M. (Ed.s). Theoretical models of human development . Handbook of child psychology. 6 ed. New York: Wiley, 2006. v.1, p. 313-399.

GUTTMAN, L. A basis for scaling qualitative data . American Sociological Review, n. 9, v. 2, 1944.

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SCHÖN, Donald A. Educando o profissional reflexivo: um novo design para o ensino e a aprendizagem. Porto Alegre: Artes Médicas Sul, 2000.

WHITE, Frank M. Mecânica dos Fluidos. 6ª ed. Porto Alegre: AMGH, 2011. 880p.

WU, Margaret; ADAMS, Ray. Applying the Rasch Model to Psycho-Social Measurement. A Practical Approach. , Melbourne: Educational Measurement Solutions, 2007.