MARIA ALICE CAMARGO GONZALES Ferramenta para concepção, projeto e operação de espaços para ensino de engenharia que incentivem a criatividade e a inovação 1 São Paulo 2016 MARIA ALICE CAMARGO GONZALES Ferramenta para concepção, projeto e operação de espaços para ensino de engenharia que incentivem a criatividade e a inovação Dissertação apresentada à Escola Politécnica da Universidade de São Paulo para obtenção do título de 2 Mestre em Ciências no Programa de Mestrado Profissional em Inovação na Construção Civil São Paulo 2016 MARIA ALICE CAMARGO GONZALES Ferramenta para concepção, projeto e operação de espaços para ensino de engenharia que incentivem a criatividade e a inovação Dissertação apresentada à Escola Politécnica da Universidade de São Paulo para obtenção do título de 3 Mestre em Ciências no Programa de Mestrado Profissional em Inovação na Construção Civil Área de concentração: Mestrado Profissional em Inovação na Construção Civil Orientador: Prof. Dr. Francisco Ferreira Cardoso São Paulo 2016 Este exemplar foi revisado e corrigido em relação à versão original, sob responsabilidade única do autor e com a anuência de seu orientador. São Paulo, ______ de ____________________ de __________ Assinatura do autor: ________________________ Assinatura do orientador: ________________________ Catalogação-na-publicação 4 Gonzales, Maria Alice Camargo Ferramenta para concepção, projeto e operação de espaços para ensino de engenharia que incentivem a criatividade e a inovação / M. A. C. Gonzales -- versão corr. -- São Paulo, 2016. 225 p. Dissertação (Mestrado) - Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Departamento de Engenharia de Construção Civil. 1.Educação 2.Aprendizagem 3.Espaço escolar 4.Ambiente colaborativo 5.Ambiente da sala de aula I.Universidade de São Paulo. Escola Politécnica. Departamento de Engenharia de Construção Civil II.t. 5 Manter a infância dentro de si por toda a vida significa manter a curiosidade de conhecer, o prazer de entender, o desejo de comunicar. Bruno Munari 6 Aos meus filhos Antonio e Tomé AGRADECIMENTOS Agradeço ao professor Francisco Ferreira Cardoso, por todo incentivo, paciência, dedicação e competência como orientador durante todas as etapas dessa pesquisa, e a equipe de professores e funcionários ligados ao Programa ConstruInova. Aos professores Marcelo Knörich Zuffo e Roseli de Deus Lopes por todo apoio durante o processo desse trabalho, e aos colegas do CITI USP. Ao professor Eduardo de Senzi Zancul e equipe de professores e monitores da disciplina Desenvolvimento Integrado de Produtos e do InovaLab@POLI, pelo apoio para desenvolvimento da pesquisa e aprendizado adquirido como monitora. A toda equipe do PoliEdu, aos professores José Aquiles Grimoni, Carlos Santi e aos colegas David Delaine, Luciana Guidon Coelho, Leandro Yanaze, Cassia Fernandes e Isabela Ângelo, pelo constante compartilhamento das experiências como pesquisadores. Agradeço a todos os professores e colaboradores que me receberam com atenção durante as visitas para estudo dos espaços, em especial aos professores Paulo Blikstein e Renate Fruchter. Ao Fundo Patrimonial Amigos da POLI pelo apoio para a participação da EXPE 2014, como assistente da disciplina New Product Design Innovation (ME310). Aos novos amigos que me motivaram durante o período do mestrado, em especial Silvia 7 Scalzo, Patrícia Nascimento, Carolina Castillho e Maria Isabel Teixeira e às amigas de longa data, Francesca Angiolillo, Malu Dias Marques, Olivia Genesi e Francine Sakata, sempre presentes nos momentos certos. Ao meu marido Harold Monticelli Filho, por todo apoio recebido, aos meus filhos por toda paciência e à toda minha família, em especial Paula Praxedes, pelas leituras e críticas, e à minha mãe, por ter me apresentado tão cedo ao mundo maker. 8 RESUMO A adequação dos espaços de ensino-aprendizagem que incentivem a formação de profissionais com habilidades em criatividade e inovação e o desenvolvimento de trabalho colaborativo é cada vez mais constatada em conceituadas instituições de ensino e corporações nos país e no exterior. São ambientes concebidos ou adaptados para auxiliar a realização de atividades em equipes utilizando diferentes estratégias de ensino- aprendizagem com participação ativa e colaborativa dos alunos; ambientes equipados com recursos tecnológicos e mobiliários especiais, utilizados segundo dinâmicas que valorizem sua eficácia e vida útil. No entanto, há pouco conhecimento desenvolvido e informação consolidada sobre como conceber, projetar e operar estes espaços, de modo a potencializar a aprendizagem. O objetivo principal dessa pesquisa é o desenvolvimento de uma ferramenta para levantamento de exigências e requisitos para definição de diretrizes norteadoras para intervenções, sejam elas projetos de novos espaços ou adaptações em ambientes construídos já existentes, e para operação dos mesmos. Essa ferramenta não prescreve soluções, mas auxilia as partes interessadas nos diferentes processos envolvidos, ao tratar de assuntos como categorização de tipologia de espaços, aspectos físicos, mobiliário, equipamentos, entre vários fatores associados a concepção e funcionamento (operação e uso). Seu foco são as instituições de ensino e cursos de engenharia. A pesquisa utiliza como métodos de pesquisa revisão bibliográfica, estudos de espaços, acompanhamento de disciplinas, entrevistas e visitas técnicas, e sondagem não- probabilística (survey) com docentes, funcionários e alunos dos cursos de Engenharia Civil e Ambiental da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Como referenciais para o desenvolvimento dessas ferramentas são apresentados espaços desse tipo em 8 instituições norte-americanas e iniciativas em instituições brasileiras, voltadas principalmente para o ensino de engenharia, e também alguns casos de ambientes corporativos e makerspaces. Como resultados obtidos, além da ferramenta, a pesquisa levanta informações sobre as características e a utilização de ambientes adequados às novas estratégias de ensino-aprendizagem e testa a ferramenta elaborada em espaços das edificações que abrigam cursos de engenharia da Universidade de São Paulo. Palavras-chave: ensino de engenharia, aprendizagem ativa, aprendizagem baseada em problemas, espaços de ensino-aprendizagem, makerspaces. 9 ABSTRACT The adequacy of teaching and learning spaces that encourage the development of professionals with skills in creativity and innovation and the development of collaborative work is increasingly found in reputable educational institutions and corporations in the country and abroad. They are environments designed or adapted to assist in the realization of activities in teams using different teaching-learning strategies with active and collaborative participation of students; environments equipped with technology and special furniture, used in accordance with dynamics that enhance the effectiveness and usefulness. However, there is little consolidated knowledge on how to conceive, design and operate these spaces in order to enhance learning. The main objective of this research is to develop a tool to determine the requirements and needs for setting guidelines for interventions, whether they are projects of new spaces or adaptations in existing built environments, and the operation thereof. This tool does not prescribe solutions, but helps stakeholders involved in the different processes to address issues such as categorization of spaces typology, physical, furniture, and equipment among several other factors associated with design and operation. The tool is directed at educational institutions and engineering courses. The research methods includes literature review, research in the use of space, course observation, interviews and technical visits, and a non-probabilistic survey, with faculty, staff and students of civil and environmental engineering courses at the Polytechnic School of the University of Sao Paulo. As a reference for the development of these tools similar spaces are presented from American institutions and initiatives in Brazilian institutions, primarily focused on engineering education, and also some cases of corporate environments and makerspaces. In addition to the tool, the research results in 9 information on the characteristics and the use of appropriate environments to new teaching and learning strategies and tests the tool within spaces in the buildings that house engineering courses at the University of São Paulo. Keywords: engineering education, active learning, problem-based learning, teaching and learning spaces, makerspaces. 10 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO.......................................................................................................................18 1.1 OBJETIVOS........................................................................................................................21 1.2 SÍNTESE DOS MÉTODOS DE PESQUISA EMPREGADOS...............................................23 1.3 ESTRUTURA DO TRABALHO............................................................................................26 2 EDUCAÇÃO EM ENGENHARIA E OS ESPAÇOS DE ENSINO-APRENDIZAGEM.............27 2.1 MUDANÇAS NO PERFIL PROFISSIONAL DO ENGENHEIRO E O IMPACTO NOS ESPAÇOS.........................................................................................................................27 2.2 TENDÊNCIAS DE EDUCAÇÃO MAKER...........................................................................31 2.3 MÉTODOS PEDAGÓGICOS E ESPAÇOS DE ENSINO-APRENDIZAGEM.......................38 2.4 COMENTÁRIOS..................................................................................................................45 3 MÉTODOS DE PESQUISA....................................................................................................47 3.1 ESTUDOS DE CASO - VISITAS TÉCNICAS E ENTREVISTAS.........................................48 3.1.1 Califórnia – Estados Unidos da América......................................................................50 3.1.2 São Paulo –Brasil...........................................................................................................51 3.2 ACOMPANHAMENTO DE DISCIPLINAS.........................................................................52 3.3 APLICAÇÃO DE FERRAMENTA: PROPOSTAS DE INTERVENÇÃO NA ESCOLA POLITÉCNICA DA USP......................................................................................53 3.3.1 Proposta de intervenção e propostas de operação e uso para espaços de ensino- aprendizagem do InovaLab@POLI, do Edifício José Otávio Monteiro de Camargo (engenharia de produção) da Escola Politécnica da USP......................................................54 3.3.2 Proposta de intervenção para sala de projetos do InovaLab@POLI no edifício do curso de engenharia mecatrônica da Escola Politécnica da USP.........................................54 3.3.3 Proposta de intervenção e de operação e uso para ambientes 1 do Edifício Paula Souza (cursos de engenharia civil e de engenharia ambiental)...............54 0 4 ESTUDOS DE CASO - ESPAÇOS VISITADOS.....................................................................55 4.1 ESPAÇOS EM INSTITUIÇÕES DE ENSINO NORTE-AMERICANAS................................55 4.1.1 ME310 - Design Team Development Loft e demais espaços do Hasso Plattner Institute of Design - D.School (Stanford University - Califórnia – EUA)...........................55 4.1.2 Product Realization Lab (Stanford University - Califórnia – EUA)............................62 4.1.3 FabLab@School (Stanford University - Califórnia – EUA)........................................66 4.1.4 Citris Invention Lab (University of California at Berkeley - Califórnia – EUA)........68 4.2 MAKERSPACE E HACKERSPACE EM SÃO FRANCISCO (EUA)..................................73 4.2.1 TechShop (São Francisco – Califórnia – EUA).............................................................73 4.2.2 Noisebridge (São Francisco - Califórnia – EUA)..........................................................75 4.3 CULTURA CORPORATIVA – ESTADOS UNIDOS............................................................81 4.3.1 Google (Mountain View – Califórnia – EUA)...............................................................81 4.4 INICIATIVAS EM INSTITUIÇÕES DE ENSINO BRASILEIRAS........................................82