As áreas ligadas à eletrônica sofreram grandes mudanças nos últimos anos, sejam mudanças tecnológicas ou mudanças no mercado de trabalho. Será que o que se ensina em eletrônica analógica e digital ainda faz sentido no mundo atual? A forma como são organizados os assuntos é adequada? O que consideramos fundamentos desse assunto são fundamentos mesmo? Esse artigo visa mais que propor soluções, provocar discussões sobre como e porque se ensina eletrônica hoje em dia.

Introdução

Para ilustrar essa discussão compare os clipes da banda alemã Kraftwerk, pioneira da música eletrônica  (assista ao menos um minuto de cada vídeo). Já na década de 70 eles propunham um som experimental e criavam seus próprios instrumentos para produzir seu som alternativo utilizando a tecnologia disponível. O primeiro vídeo é de 1977 e nele podem ser observados os tipos de equipamentos e instrumentos que utilizavam:

Kraftwerk continua na ativa! O vídeo a seguir é de janeiro de 2015 (38 anos após o primeiro). É uma filmagem amadora que enfoca o conjunto de equipamentos utilizados.

O repertório e o estilo são praticamente os mesmos, mesmo após 38 anos. Em sua essência a banda não mudou, mas a tecnologia utilizada evoluiu radicalmente. O que no passado eram instrumentos eletrônicos hoje são linhas de código e o que eram equipamentos fabricados sob demanda se tornaram aplicativos instalados em diversos gangets.

Qual a eletrônica os futuros profissionais estão estudando hoje, a do primeiro ou do segundo clipe? Será que o ensino de eletrônica tem acompanhado as mudanças do mercado e da tecnologia? Quais são afinal, as competências essenciais que devemos formar nos futuros técnicos e engenheiros?

Desafios

Porque estudar eletrônica?

Porque estudar eletrônica? Antes de uma resposta rápida, vamos a alguns fatos:

  1. O reparo de circuitos é cada vez mais raro. Seja pelo grau de integração dos circuitos seja pelo custo de material versus mão de obra, a troca e placas ou do aparelho completo muitas vezes é a melhor opção.
  2. As manutenções ainda possíveis são simples, trocas de componentes periféricos, que não exige profundo conhecimento ou instrumentos especiais.
  3. Em termos de desenvolvimento, cada vez menos se desenvolve e produz equipamentos eletrônicos no Brasil. Podemos lamentar e discutir as causas, mas o fato é que a proporção dos técnicos e engenheiros que vão se dedicar a projeto de circuitos eletrônicos com a fim de desenvolver hardware, é cada vez menor.
  4. O projeto de equipamentos eletrônicos por sua vez também mudou. O nível de integração dos componentes faz com que cada vez se desenvolva menos circuito efetivamente. Utilizamos componentes flexíveis com alto grau de integração ou módulos prontos, que serão configurados e programados. O tempo dedicado a programação dos sistemas embarcados é, tipicamente, várias vezes o tempo de desenvolvimento de circuitos.
  5. Na última década é difícil pensar em um desenvolvimento de produto que não tenha utilizado microcontroladores, processadores ou outra forma de programação (incluindo aí FPGAs e CPLDs).
  6. Áreas ligadas à eletrônica de caráter mais sistêmico tiveram grande expansão. Sistêmico descreve o trabalho de integração e parametrização de equipamentos para construção de sistemas complexos. Assim, há hoje grande demanda por técnicos e engenheiros em telecomunicações, automação industrial ou comercial, sistemas de distribuição e geração de energia.

Nesse cenário, porque ensinar eletrônica a técnicos e engenheiros? Quais os conceitos e competências esses profissionais de áreas sistêmicas tem que levar para a vida profissional? Em um mundo onde a maior parte do esforço de engenharia está migrando para o software e configuração de sistemas, o que deve ser aprendido pelo futuro profissional?

Velocidade da mudança tecnológica

Se pensarmos no dia-a-dia de uma pessoa, ela interage com modernos smartphones com sistemas operacionais baseados em GNU/Linux, tem contato com redes de comunicação em praticamente todo lugar, manipula, utiliza e até veste sistemas computacionais, mesmo as geladeiras têm displays gráficos coloridos com comando de toque. Falando em termos mais técnicos, nossa vida é repleta de sistemas embarcados, IoT (internet das coisas),  switchs gerenciáveis e VLANs, modulação digital…

Então, quando todo empolgado um estudante chega ao curso técnico ou de engenharia (neste último, somente após sobreviver às disciplinas de cálculo) o que ele encontra: junções de silício, fontes lineares (procurei lá em casa, não achei nenhuma…), polarização de transistores, mapa de Karnaugh, meio-somador e somador completo, ALU de 4 bits!

É conhecida aquela palestra do Mário Cortella onde ele diz que a criança aos 7 anos já viu mais de 5000 horas de TV, com tudo que se possa imaginar, e quando chega na escola a professora escreve na lousa “A pata nada”. Veja abaixo:

O aluno de engenharia com um Smartphone no bolso resolvendo mapa de Karnaugh em um caderno é só outra versão da mesma ironia.

Aprendizagem como escada

Os planos curriculares, grosso modo, partem do que se considera importante na formação de um determinado profissional. Essa complexa matriz de conhecimento é quebrada em áreas, por sua vez quebrada em disciplinas, as disciplinas finalmente organizadas por tópicos; do mesmo jeitinho que Descartes nos ensinou em 1637.

Na hora de executar esse plano curricular toma-se o caminho inverso: partindo do que consideramos fundamentos e se vai acrescentando ou somando conhecimento, como se subíssemos uma escada para chegar ao topo de um edifício, de onde o estudante quando formado tenha (espera-se) a visão do todo.

A questão é que a escada é muito longa, isto é, a tecnologia usada no cotidiano (profissional ou não) está muito além daquilo considerado fundamento, dos primeiros degraus. Novas tecnologias surgem a cada momento, portanto o edifício não para de crescer, o que é agravado pela redução nas cargas horárias dos cursos.

Em resumo, o estudante entra no curso e começa a subir um prédio de 10 andares, degrau por degrau, mas só tem tempo para subir até o 7o e, quando lá chega, o prédio já está com 15 andares.

Estudantes e professores precisam ter em mente que, a tecnologia que será utilizada na maior parte da carreira dos profissionais que estão se formando hoje, ainda nem sequer foi desenvolvida!

Novo enfoque

Como já foi dito, o objetivo desse artigo não é apresentar soluções, mas provocar reflexão e questionamento. No entanto, alguns caminhos podem ser propostos para discussão.

Fundamentos

Se o tempo é limitado e a tecnologia constantemente se torna obsoleta e se renova, é razoável pensar que a educação em eletrônica deve focar no ensino dos fundamentos que permitam ao estudante, uma vez formado, continuar a evoluir e aprender. Esse raciocínio é, de forma geral, aceito por professores e profissionais. Equívocos são cometidos, no entanto, na definição do que são de fato conceitos fundamentais. Dois exemplos a seguir ilustram essa discussão.

Em eletrônica analógica, muita gente defenderia que transistor é um tema fundamental. Basta olhar as ementas da maioria dos cursos, estarão lá a junção os BJTs PNP e NPN, as várias formas de polarização de transistor, as classes de amplificador. Na verdade, nada disso é fundamento, é apenas a implementações de uma tecnologia (diga-se de passagem, ultrapassada). Quem, nos dias atuais, monta um amplificar para fins práticos, polarizando transistores discretos? Por que se dedica tanto tempo a esse assunto, então? Mas o que é, de fato, fundamento no assunto amplificador? São conceitos de ganho, resposta em frequência, distorção harmônica, realimentação, linearidade. Esses conhecimentos aplicam-se a amplificadores com transistores, com válvulas, com AmpOp, com circuitos integrados de potência, em amplificadores de RF.

Agora um exemplo na eletrônica digital: é quase certeza encontrar na disciplina de eletrônica digital o tema mapa de Karnaugh. Admitamos, é uma forma muito boa de simplificar circuitos combinacionais complexos, mas sua utilidade prática é nula. Quem simplifica circuitos combinacionais hoje? Qual o objetivo de tentar reduzir o número de portas lógicas? Quem faz projetos utilizando portas lógicas discretas? Por outro lado, um conteúdo de múltiplas aplicações como máquinas de estado raramente aparece nas ementas ou, quando aparece, tem uma pequena carga horária.

Esses dois exemplos propositalmente atacam dois temas que são, em geral, considerados fundamentos. É necessária uma reflexão sobre todo o conteúdo da eletrônica para identificar o que de fato conceito fundamental útil para o futuro profissional e o que é tecnologia dos anos 70. Numa situação onde o tempo é limitado, o assunto crescente e a tecnologia fora do contexto das pessoas temos que tomar decisões corajosas de definir em que devemos focar os esforços dos professores e estudantes.

Abordagem top-down e Subsistemas

Uma proposta ousada seria tratar os grandes temas a serem estudados de forma top-down, isto é, dos sistemas de maior complexidade como um todo em direção a suas partes componentes, analisando cada vez de forma mais detalhada. Seguindo uma abordagem os temas a serem estudados deveriam ser organizados com uma visão sistêmica, e não de tecnologia.

Aprendizado em espiral

Usando uma abordagem top-dowm e partindo de sistemas mais complexos e aprofundado haveriam várias ramificações não poderia se escolher um único “caminho”. Em vez disso, uma abordagem em espiral passaria repetidamente por todas as áreas envolvidas, aprofundando e agregando cada vez mais, numa jornada multidisciplinar de análise das tecnologias. Uma abordagem assim não é simples, pois implica em sérias mudanças na estrutura curricular, que obrigariam temas hoje isolados em disciplinas serem tratados simultaneamente.

Por exemplo, o estudo da eletrônica digital em espiral começaria na primeira aula pelo Arduíno ou Raspberry Pi fazendo piscar um LED, e ao mesmo tempo abordaria arquitetura de computadores, introdução a programação e mesmo eletricidade básica. Mais à frente no curso chegaria uma hora onde hardware e software da porta serial seriam estudados juntos, analisando tanto protocolos de comunicação quanto circuitos de registrador de deslocamento, vistos nesse momento pela primeira vez.

Considerações finais

A tecnologia muda rapidamente e afeta a vida das pessoas. Quando essa tecnologia está ligada a profissão, a responsabilidade de proporcionar um aprendizado significativo é muito grande. Não é fácil manter os currículos atualizados com essa velocidade de mudança, porém, de tempos e tempos, é necessário tomar decisões que alterem a estrutura dos currículos e permitam a professores e alunos assimilar as mudanças tecnológicas ocorridos e, principalmente, estar mais bem preparados para o futuro. A eletrônica sofreu grandes mudanças na última década, em especial no que se refere ao mercado de trabalho no Brasil. As faculdades de engenharia e escolas técnicas que não conseguirem incorporar essas mudanças aos seus currículos correm o risco de entregar ao mercado um profissional ao mercado que, recém-formado, já está ultrapassado.

Qual sua opinião sobre o assunto? Para você o que caracteriza um verdadeiro fundamento da eletrônica? Como você avalia a forma que os cursos abordam o assunto eletrônica? Comente!

(Artigo originalmente publicado em https://www.embarcados.com.br/como-e-por-que-estudar-eletronica/ , revisado)