R para ciência do solo

Solos
R
UFRGS
Disciplina de introdução à linguagem de programação R para estudos em Ciência do Solo - UFRGS
Autor

Gustavo Frosi

Disciplina de R

No ano de 2023, foi dado um importante passo na Pós-Graduação em Ciência do Solo da UFRGS: a criação da primeira disciplina totalmente voltada ao ensino e aprendizado da linguagem de programação R. O mais entusiasmante foi poder contribuir com todo esse processo.

Por iniciativa do professor Tales Tiecher, eu, junto com Gustavo Pesini, construímos uma série de aulas e exercícios práticos, com foco na manipulação de dados, análise e visualização desses dados, voltados para o estudo em Ciência do Solo. O principal objetivo da disciplina foi capacitar os alunos a desenvolverem suas próprias análises de dados utilizando os recursos da linguagem de programação R.

Lembro-me perfeitamente do dia em que o professor Tales fez a provocação sobre a criação de uma disciplina sobre o R. Eu, mais do que ansioso para compartilhar um pouco do que vinha aprendendo ao longo de alguns anos, aceitei na hora. Afinal de contas, trata-se de uma ferramenta muito versátil e extremamente útil na área acadêmica. Aos poucos, fomos dando forma a essa pequena ideia. Busquei a ajuda de alguém que, além de saber muito sobre R, é uma pessoa de confiança e dedicação: Gustavo Pesini. Em pouco tempo, já estávamos com o cronograma e as aulas estruturadas. No dia 19/10/2023, iniciamos a jornada de ensinar (e aprender) a linguagem de programação R com nossos colegas de pós-graduação (Figura 1).

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Figura 1: Primeira aula da disciplina de R para Ciência do Solo da UFRGS

Cronograma

Um total de nove aulas foram produzidas (Tabela 1) e ministradas ao longo de pouco mais de um mês. O conteúdo programático começou pelos fundamentos, considerando que alguns alunos nunca haviam tido contato prévio com a ferramenta. Assim, iniciamos com uma introdução ao ambiente, abordando os conceitos mais básicos do funcionamento de uma linguagem de programação. Na segunda etapa, o foco foi direcionado para a análise de dados, incluindo procedimentos de manipulação e visualização de dados, além da aplicação dos principais testes estatísticos. Por fim, a última etapa consistiu em uma breve explanação sobre análise multivariada e na criação de relatórios com o R.

Tabela 1: Cronograma das aulas do curso
Aula Tópicos
1 Apresentação da disciplina, lógica de programação para não programadores, histórico do R, aplicação à Ciência do Solo, instalação de softwares
2 Interface do R, sintaxe básica, operadores, objetos e classes de objetos no R
3 Operações matemáticas, estruturas de repetição e seleção, funções, organização de planilhas
4 Importação de dados, organização, filtro, seleção, transformação de variáveis, exportação de dados
5 Gráficos no R com ggplot2, gramática de gráficos, gráficos de pontos, barras, linhas e composição
6 Estatística descritiva, ANOVA, testes de comparação de médias
7 Modelos mistos, correlação e regressões
8 Testes não paramétricos
9 PCA, análise discriminante, relatórios automáticos

A experiência

Para mim, foi uma oportunidade incrível participar desta disciplina. Não apenas pela dinâmica de estruturar, organizar e conduzir as atividades, mas também por ensinar algo que terá um impacto direto no trabalho dos meus colegas e amigos da pós-graduação. É claro que, assim como outras, esta disciplina representa apenas um ponto de partida; muito estudo ainda será necessário no futuro.

Foi fascinante observar como, ao longo do tempo, os alunos foram capazes de realizar todas as tarefas propostas e de avançar de forma autônoma, mesmo após o término da disciplina. Isso é ainda mais relevante considerando que uma ferramenta como a programação não é algo convencional para a maioria das pessoas, mesmo dentro da academia.

Quero deixar registrado meu agradecimento ao PPGCS por aceitar a iniciativa, ao professor Tales Tiecher pela provocação, incentivo e apoio ao longo desse processo, e ao Gustavo Pesini por colaborar comigo e compartilhar a responsabilidade para que tudo ocorresse conforme o planejado.

Relatos

Para trazer um pouco das “vozes” e da vivência de quem participou do processo, fiz questão de perguntar a alguns dos envolvidos como foi a experiência e se houve benefícios pessoais.

Abaixo estão os relatos não apenas das pessoas que viabilizaram e permitiram a realização da disciplina, mas também de quem se dispôs a aprender um pouco sobre a ferramenta.

A disciplina “R Aplicado à Ciência do Solo”, organizada e ministrada com a participação do Doutorando Gustavo Frosi do PPGCS, foi um marco importante na formação e capacitação dos alunos. Ao longo do curso, foram atendidas as expectativas quanto à construção e condução do conteúdo, que proporcionou uma sólida base no uso do software R como ferramenta essencial para análise e visualização de dados na Ciência do Solo. A disciplina destacou a relevância do aprendizado de ferramentas computacionais, independentemente da área, mostrando como elas podem otimizar o trabalho de análise de dados e contribuir para o avanço na interpretação e apresentação de dados. A contribuição dessa disciplina ao PPGCS foi imensa, pois além de enriquecer o currículo, ofereceu aos alunos uma valiosa oportunidade de aprimoramento, capacitando-os para desafios futuros na área científica e profissional. A experiência proporcionada foi um grande diferencial na formação dos alunos do PPGCS da UFGRS. - Tales Tiecher (Professor de Química do Solo do Departamento de Solos da Faculdade de Agronomia da UFRGS)

São perguntas difíceis. Por que eu topei fazer disciplina aquela vez? Eu acho que foi mais por um desafio. Porque quando você tem que passar informação para alguém, você precisa primeiro saber sobre o que tu estás falando. Não necessariamente você precisa dominar aquele assunto, mas entender do que tu estás querendo dizer. Então, acho que foi mais por isso mesmo, sabe? Mais por um desafio. Porque se eu tenho que falar para as pessoas sobre regressão, eu vou atrás de aprender sobre o que é regressão e isso foi importante porque depois deu para ver como resultado que eu tive de ir atrás e buscar material, de buscar um monte de coisa que foi bem bacana. Então, acho que mais por isso. Eu acho que a importância para o programa é bastante grande, visto que a gente usa muito esse tipo de abordagem para avaliar dados. Nós trabalhamos muito com a experimentação agrícola, que envolve esse tipo de análise, que com essas ferramentas se dá para fazer esse tipo de análise de forma rápida, facilitada, automatizada, e que é importante para nós aqui como estudantes na pós-graduação. Acho que seria isso. E, para mim, obviamente, foi algo bastante importante, porque, claro, quando você desafia a fazer um trabalho, tu tens que saber sobre o que tu tá falando, voltando lá no início do que eu estive falando. Mas, com certeza, eu aprendi bastante coisa com as tuas aulas, como aluno também, já que eu estava matriculado e passando algumas coisas também. Então foi mais ou menos isso. - Gustavo Pesini (Mestrando em Ciência do Solo - UFRGS)

Fazer o curso de R desenvolvido no Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo foi uma experiência transformadora para mim. Eu comecei do zero, sem nenhum conhecimento na área, e com o curso consegui aprender a organizar e analisar dados, além de criar gráficos de forma prática. O que mais gostei foi como os conceitos foram explicados de maneira clara e acessível, o que me ajudou a entender temas que antes pareciam complexos. Esse aprendizado também complementou muito bem os conteúdos da disciplina de estatística que estou estudando. Recomendo o curso do R, principalmente às pessoas que, estão iniciando na análise de dados e querem construir uma base sólida. - Alder Duarte (Doutorando em Ciência do Solo - UFRGS)

Minha experiência no curso de R foi muito desafiadora, pois nunca havia trabalhado com programação, e ainda mais considerando análises estatísticas. Assim, foi muito gratificante aprender e descobrir que, com a programação, eu poderia obter uma análise completa sobre meu mundo de dados – e falo “um mundo” porque há muita coisa. A abordagem por parte da equipe que ofereceu o curso facilitou muito meu trabalho, permitindo otimizar meu tempo. - Anahi Ferreira (Mestranda em Ciência do Solo - UFRGS)

Tive muita satisfação com a disciplina de R. O conteúdo foi relevante e bem estruturado, desde conceitos básicos até aplicações práticas. Isso me permitiu aprender a criar scripts tanto análise dos dados quanto na criação de gráficos para minha pesquisa. Além disso, a introdução de tópicos sobre a visualização dos dados, com o uso do pacote ggplot2, foi uma ótima forma para ver as possibilidades de aplicação do R. Os professores demonstraram grande domínio do R e seus pacotes, sempre disposto a esclarecer dúvidas e oferecer exemplos práticos relacionados a nossa área de pesquisa. No geral, foi uma experiência muito positiva e enriquecedora. Me permitiu ter contato com uma ferramenta muito boa e que será de muita ajuda em meus trabalhos. Hoje, sem necessitar de auxílio do professor, já consigo criar meus próprios scripts para atender as minhas demandas. Agradeço pela oportunidade de participar dessa disciplina. - Kayn Eduardo (Mestrando em Ciência do Solo - UFRGS)

Análise dos relatos!

Óbvio que uma parte analítica não poderia faltar!

Realizei uma pequena análise dos relatos acima. O objetivo foi identificar, no conjunto total de textos, quais emoções foram transmitidas.

Sem muita enrolação, a Figura 2 apresenta as contagens totais de cada emoção. Observa-se que a maioria expressou frases com sentimentos positivos, o que reforça a relevância da disciplina.

Figura 2: Emoções passadas pelos relatos da disciplina

No final de tudo, tudo só foi feito para ajudar!

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