reconstrução de um modelo análogo para o ensino de

RECONSTRUÇÃO DE UM MODELO ANÁLOGO PARA O ENSINO
DE BIOLOGIA
Felipe Vieira Freitas
[email protected]
Ronaldo Luiz Nagem
[email protected]
Pablo Alves Couto
[email protected]
Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
RESUMO: Este texto apresenta os resultados preliminares da dissertação de mestrado
intitulada Smartscópio: reconstrução de modelo análogo ao microscópio óptico para o ensino
de Ciências e Biologia. O objetivo da pesquisa é realizar um estudo sobre as potencialidades
do smartscópio para o trabalho prático no ensino de Ciências e Biologia, na perspectiva de
licenciandos em Ciências Biológicas. A escolha dos sujeitos de pesquisa foi baseada na maior
familiaridade dos licenciandos com equipamentos eletrônicos e na maior disponibilidade dos
mesmos para a realização das atividades de pesquisa quando comparados com professores da
Educação Básica. Para auxiliar no desenvolvimento da pesquisa, no mês de fevereiro de 2014,
foi conduzido um teste piloto junto a um grupo de quatro alunos do Curso de Formação de
Professores do CEFET-MG, que visam obter qualificação para lecionar Biologia na Educação
Básica, e dois graduados envolvidos no ensino de Ciências e Biologia. Durante essa atividade
de pesquisa foram aplicados dois questionários, uma Oficina de Montagem e Exploração do
smartscópio, e o quadro de Modelo de Estrutura Comparativa de Semelhança e Diferença
entre Veículo (smartscópio) e o Alvo (microscópio óptico monocular) adaptado de Marcelos
& Nagem (2010). O Questionário I foi dividido em duas partes, a primeira tratava-se da
caracterização dos sujeitos da pesquisa com quatro questões. A segunda parte trazia cinco
questões sobre as experiências dos sujeitos com trabalho prático e microscopia durante sua
trajetória escolar. Logo após a aplicação do primeiro questionário deu-se inicio à Oficina de
Montagem e Exploração do Smartscópio, orientada por um roteiro de atividade elaborado
pelos pesquisadores. A oficina contava com um microscópio óptico monocular que foi
tomado como o veículo, enquanto o smartscópio foi considerado o alvo. O Questionário II e o
quadro de Modelo de Estrutura Comparativa de Semelhança e Diferença entre Veículo e o
Alvo foram enviados aos alunos via e-mail e recolhidos posteriormente. Os resultados do teste
sugerem que o smartscópio, como um modelo análogo ao microscópio óptico convencional,
tem potencial para ser usado como recurso mediacional para o ensino de Ciências e Biologia
em diversos conteúdos, mas necessita de adaptações e do desenvolvimento de estratégias de
ensino para sua implementação. O teste expôs a necessidade de reelaborar os instrumentos de
coleta de dados para a pesquisa principal. As principais limitações do teste baseavam-se na
falta de experiência dos professores em formação como professores de Ciências e Biologia e a
falta de familiaridade com o microscópio convencional, isto restringiu a capacidade dos
sujeitos de realizar comparações entre o veículo e o alvo. Observações preliminares
apontaram também que a Oficina de Montagem e Exploração do Smartscópio demanda cerca
de 2 horas para o seu desenvolvimento satisfatório e a estratégia utilizada de um equipamento
por participante da pesquisa pode ser substituída por um equipamento para cada dois
participantes, já que o trabalho em grupo facilita o procedimento de montagem do
equipamento e promove o diálogo entre os membros da dupla, o que pode contribuir para o
melhor entendimento do modelo. Por fim, os resultados preliminares indicam o smartscópio
como um auxiliar ponderável para aulas de Citologia.
PALAVRAS-CHAVE: Trabalho prático; Microscopia; Modelos
1. Introdução
Parece ser consenso a importância do trabalho prático para os processos de ensino e de
aprendizagem das Ciências Naturais (HODSON 1994), porém, a implementação dessas
atividades nas escolas frequentemente é dificultada por diversos fatores (AXT, 1991,
BORGES, 2002). Uma das principais limitações é a falta de equipamentos e a dificuldade de
fazer reparos ou reposição dos mesmos. Isto se agrava no âmbito do ensino de Ciências e
Biologia, pois são estudados conteúdos que demandam o uso de recursos mediacionais
específicos, como é o caso do microscópio.
Diante dessa realidade, os modelos análogos apresentam grande potencial para suprir
carências no ensino, porém, muitos deles são usados para fins didáticos e possuem
fragilidades que superam seus benefícios e por isso devem ser repensados (GIORDAN &
VECCHI, 1998).
O objeto de estudo deste trabalho é um modelo análogo ao microscópio óptico
convencional que foi desenvolvido Kenji Yoshino e está descrito no website de guias
instructables.com. Este equipamento análogo funciona a partir de um suporte composto por
partes móveis dotadas de lentes que, quando acoplado à câmera digital de dispositivos
eletrônicos portáteis, como os smartphones e tablets, funciona como um microscópio óptico
digital com capacidade de ampliação de até 375 vezes (INSTRUCTABLES, 2013). O preço
aproximado para a construção do conversor é R$ 30,00. Por estas características, esse
equipamento recebeu o nome de smartscópio. Apesar de não ter sido desenvolvido para fins
didáticos, o smartscópio apresenta potencial para ser utilizado como recurso mediacional no
ensino de Ciências e de Biologia, contudo, ele permanece pouco estudado.
Este texto apresenta resultados preliminares obtidos através de um teste piloto para o
desenvolvimento da dissertação de mestrado intitulada Smartscópio: reconstrução de um
modelo análogo ao microscópio óptico para o ensino de Ciências e Biologia, que pretende
estudar as contribuições do smartscópio para o ensino, através das perspectivas de professores
de Ciências e Biologia em formação.
2. Referencial teórico
Desde a sua invenção pelo holandês Zacharias Janssen (1580 – 1638) no século XVI, o
microscópio óptico vem sendo aperfeiçoado e diversos modelos têm sido propostos. A
princípio estes equipamentos estavam somente ao alcance de poucos nobres que os utilizava
como um brinquedo para a observação de objetos pequenos. No século XVII, com os avanços
na produção de lentes de vidro, houve um grande salto no desenvolvimento destes aparelhos.
Neste século Robert Hooke (1635-1703) planejou o primeiro microscópio composto dotado
de sistema de iluminação com o qual fez suas observações de pedaços de cortiça, e Antony
Van Leeuwenhoek (1632 – 1723), com sua habilidade ímpar em polimento de lentes,
conseguiu observar pela primeira vez os microrganismos na água de um lago (ARAÚJO et al.,
2012). A partir do século XIX o microscópio passou a ser usado amplamente para a
observação de células, culminando com a origem da Teoria Celular, idealizada por Mathias
Schleiden (1804 – 1881) e Theodor Schwann (1810 – 1882) (ALBERTS et al., 2009). Desde
então, os microscópios e lupas foram equipamentos cruciais no desenvolvimento de diversas
teorias científicas (PRESTES, 1997) e exercem um papel essencial no ensino de Ciências e
Biologia mediado por atividades práticas.
Visto que o desenvolvimento e aperfeiçoamento do microscópio óptico acompanha o
desenvolvimento tecnológico, modelos análogos ainda continuam a ser elaborados, muitas
vezes com soluções bastante engenhosas e de baixo custo, como o microscópio ultra-low cost
desenvolvido na Universidade de Stanford, baseado em dobraduras de origami e denominado
foldscope (CYBULSKI, et al, 2014). Também existem outros microscópios de baixo custo,
feitos a partir de materiais recicláveis e lentes de acrílico obtidas de apontadores laser, como
os descritos por Wallau et. al (2008) e Sepel et al (2011).
Modelos são representações de ideias, objetos, eventos ou processos, envolvendo
analogias (BORGES, 1997). Por sua vez, analogia pode ser definida como comparações entre
dois domínios ou conceitos, um conhecido, frequentemente chamado de análogo, foro, base
ou veículo, e outro menos conhecido, designado alvo, tópico, meta ou objeto (DUARTE,
2005). Nagem et. al (2001) argumentam que o uso do termo veículo para indicar o conceito
conhecido é mais indicado pela noção inerente de movimento, que contribui para o
entendimento do papel da analogia, direcionando o aprendente ao alvo, conceito a ser
aprendido. Semelhante ao que ocorre às analogias, um modelo implica na existência de uma
correspondência estrutural entre dois sistemas distintos (BORGES 1997). No ensino mediado
pelo trabalho prático, a materialização de um modelo requer objetos que não são
necessariamente os mesmos de uma atividade de laboratório, essa atividade é rica e propicia
ao estudante exercícios de simbolização, expandido as possibilidades de compreensão dos
temas estudados (BORGES, 2002). Moreira (1994) defende a concepção de que as pessoas
raciocinam através de modelos mentais, modelos estes que podem ser compreendidos como
representações mentais do mundo exterior. Eles são como blocos de construção cognitivos
que podem ser combinados ou recombinados conforme necessário.
Desse modo, modelos constituem um recurso importante no ensino de Ciências e
Biologia funcionando, inclusive, como soluções alternativas no ensino mediado pelo trabalho
prático. Millar (2004) refere-se a trabalho prático como qualquer atividade de ensino e de
aprendizagem que em algum ponto envolve estudantes observando ou manipulando objetos e
materiais os quais eles estão estudando. O uso do termo trabalho prático em detrimento do
termo trabalho laboratorial se deve à consideração de que a localização não é uma
característica que define o tipo de atividade, já que a observação e manipulação de objetos
podem ocorrer tanto no laboratório escolar quanto em outros ambientes. O referido autor
ainda não utiliza o termo experimento ou trabalho experimental, pois esses termos geralmente
são usados com o sentido de testar uma hipótese.
De acordo com Axt (1991), uma das principais dificuldades encontradas na
implementação do trabalho prático no ensino de Ciências e Biologia nas escolas é a falta de
materiais e equipamentos, que geralmente são onerosos e de difícil manutenção. Além disso, a
falta de ambientes adequados para a realização destes tipos de atividades, especialmente
aquelas relacionadas ao trabalho prático de laboratório, também representa uma barreira para
o ensino mediado por este tipo de abordagem. Embora não sejam imprescindíveis, certamente
o ensino será mais eficiente quanto melhor forem as instalações e materiais disponíveis para
professores e alunos (KRASILCHIK, 2011). Essa situação se agrava nas escolas públicas
brasileiras onde os laboratórios didáticos de Ciências só estão disponíveis em 10% das escolas
públicas que oferecem o Ensino Fundamental e 47% daquelas que ofertam o Ensino Médio
(BRASIL, 2011).
O smartscópio se estabelece como uma possível alternativa para o uso e
contextualização de novas tecnologias e tecnologias de informação e comunicação nas
escolas, já que funciona a partir de aparelhos móveis de alta tecnologia, como smartsphone e
tablets. A importância dessas novas tecnologias para a educação está ampliada atualmente,
visto que vivemos em um mundo globalizado e cada vez mais complexo, há mais para se
aprender, mas em contrapartida esses novos recursos oferecem mais e melhores maneiras de
se aprender. Papert (2001) salienta que a tecnologia não deve ser vista como uma solução ou
uma ferramenta que por si só resulta em boa educação, mas quando ausente implica
necessariamente em uma má educação.
Neste contexto, o smartscópio pode viabilizar o ensino e o aprendizado através da
mobilidade. O aprendizado com mobilidade, ou m-learning, envolve o uso de tecnologia
móvel, como smartphones, tablets e notebook, tanto sozinhos ou em combinação com outras
tecnologias de comunicação e informação, para permitir o aprendizado a qualquer momento e
qualquer lugar. O aprendizado pode ocorrer de várias formas: as pessoas podem usar
aparelhos móveis para acessar recursos educacionais, conectar-se com outros, criar conteúdo,
tanto dentro quando fora da sala de aula (UNESCO, 2013).
Mesmo com tantas potencialidades o smartscópio é um modelo novo e pouco
conhecido e estudado. É sabido que mesmo modelos bem estabelecidos tem sofrido fracasso
quando aplicados no ensino. Muitas vezes eles oferecem mais fragilidades que benefícios e
devem ser repensados. Deve se levar em consideração que o principal objetivo do uso de
modelos no ensino é permitir aos alunos interagir e propor análises a situações diferentes da
apresentada primariamente, por isso, devem ser representados como ferramentas
aproximadoras ao conhecimento e não como realidades intangíveis (GIORDAN & VECCHI,
1995).
3. Objetivos
Este texto tem como objetivo geral apresentar os resultados preliminares da
dissertação de mestrado intitulada Smartscópio: reconstrução de um modelo análogo ao
microscópio óptico para o ensino de Ciências e Biologia. Por sua vez, a dissertação tem como
objetivo oferecer contribuições para o trabalho prático em Ciências e Biologia por meio do
estudo do modelo análogo ao microscópio óptico smartscópio, sob a perspectiva de
licenciandos em Ciências Biológicas.
O objetivo específico é descrever os procedimentos metodológicos do teste piloto,
seus resultados e implicações na reestruturação metodológica da pesquisa, assim como as
conclusões preliminares a cerca do modelo análogo ao microscópio óptico.
4. Procedimentos Metodológicos
Para atingir os objetivos da pesquisa definiu-se que os procedimentos metodológicos
seriam orientados por uma abordagem qualitativa de pesquisa do tipo exploratória, a partir daí
foi desenvolvido o teste piloto. Este tipo de abordagem é flexível e seu caráter
multimetodológico permite a reestruturação do processo de investigação no decorrer do
mesmo (ALVES-MAZZOTTI & GEWANDZNAJDER, 2001). De acordo com Gil (2002), a
pesquisa exploratória é a mais indicada para a investigação de um objeto de estudo recente,
como acontece com smartphone, já que ela permite uma maior familiaridade com o problema,
com vistas a torná-lo mais explícito.
A pesquisa original para a dissertação será realizada com alunos do último ano de um
curso de licenciatura em Ciências Biológicas. A escolha desse se deve a diversos fatores,
dentre eles destacam-se: a maior disponibilidade destes estudantes para a realização da
pesquisa, quando comparados a professores atuantes no ensino de Ciências e Biologia; o
recém contato destes alunos com o estágio em ensino, com as teorias de ensino e de
aprendizagem; o intenso treinamento, contato e manipulação de microscópios ópticos pelos
quais estes alunos são submetidos durante a graduação.
O teste piloto foi desenvolvido durante o mês de fevereiro de 2014 no Centro Federal
de Educação Tecnológica de Minas Gerais, CEFET-MG, na cidade de Belo Horizonte. Os
participantes da pesquisa foram seis graduados, sendo quatro deles alunos do curso de
Formação de Professores do CEFET-MG, que buscam obter habilitação para ministrar a
disciplina de Biologia, um licenciado em Ciências Biológicas e um magistrado em Educação
Tecnológica. A escolha destes sujeitos para este teste inicial baseou-se na proximidade dos
mesmos com o tema, sua disponibilidade e similaridade com o grupo pretendido para a
realização da coleta final de dados para a dissertação.
4.1. Caracterização do objeto da pesquisa
O smartscópio foi definido aqui como um modelo análogo ao microscópio óptico
convencional. Ele é constituído por duas peças principais: o conversor de smartphone em
microscópio óptico digital e o smartphone. O smartphone pode ser substituído por qualquer
aparelho eletrônico móvel dotado de câmera digital, como celulares com câmera e tablets
eletrônicos.
Para fins didáticos, o conversor foi dividido em seis partes: estágio 1, ou estágio do
smartphone; estágio 2, ou estágio do espécime; base; sistema de iluminação; sistema de
focalização; e lentes de acrílico (Figura1).
Estágio 1
Lentes de acrílico
Estágio 2
Sistema de
Base
Sistema de iluminação
Figura 1. Representação esquemática do conversor de smartphone em microscópio óptico digital.
Fonte: Arquivo Pessoal
Os materiais utilizados para a construção dos conversores usados durante a pesquisa
estão discriminados na Tabela 1.
Tabela 1. Componentes do conversor de smartphone em microscópio óptico digital
Quantidade
Material
Especificações
3
Parafusos sextavados
4 x 5/16’’
9
Porcas baixas
5/16’’
5
Arruelas
5/16’’
2
Porcas “Borboleta”
5/16’’
1
Placa de *MDF
20 x180x180mm
1
1ª Placa de acrílico
3 x 180 x 180mm
1
2ª Placa de acrílico
3 x 100 x 180mm
1
Pedaço de acrílico
3 x 40 x 80mm
2
Lente focal de acrílico
1
Lanterna LED de clique
< 100 mm
*MDF – Medium density fiberboard
Fonte: Adaptado de Instructables (2013).
Os procedimentos necessários para a realização da montagem do conversor podem ser
encontrados
no
endereço
eletrônico
http://www.instructables.com/id/10-Smartphone-to-digital-microscope-conversion.
As lentes focais de acrílico ideais para a confecção do suporte podem ser encontradas
em equipamentos ópticos eletrônicos que funcionam com laser, como apontadores laser,
mouses ópticos, leitoras e gravadoras de CD, DVD ou Blue Ray. De acordo Sepel et. al
(2009), uma lente obtida a partir de ponteiras laser permite magnificação óptica de 80 a 100
vezes, enquanto a extraída de leitora de CD é mais potente e atinge até 200 vezes de aumento.
O suporte conversor pode ser montado com até duas lentes de acrílico. Quando montado com
somente uma lente de apontador laser ele proporciona 175 vezes de ampliação e quando são
usadas duas lentes as estruturas são visualizadas com até 375 vezes de aumento
(INSTRUCTABLES, 2013). Os números apresentados pelos dois autores diferem
principalmente porque o smartphone permite a ampliação digital da imagem obtida, fazendo
com que o modelo proposto por Yoshino tenha maior poder de magnificação. De todo modo,
a qualidade e a ampliação das imagens obtidas pelo smartscópio vão depender diretamente
das características da câmera digital, do software de captura presente no smartphone ou
tablete e das propriedades físicas da lente de acrílico utilizada.
Após montado, o aparelho em exploração fica semelhante ao ilustrado na Figura 2.
Figura 2. Smartscópio em funcionamento. (Espécime: moeda de R$ 1,00. Ampliação: uma lente de
acrílico/ sem ampliação digital)
Fonte: Arquivo pessoal
4.2. Desenvolvimento
A atividade de pesquisa aconteceu em 4 etapas, envolvendo a aplicação de dois
questionários, uma oficina de montagem e exploração do smartscópio e a construção do
quadro de Modelo de Estrutura Comparativa de Semelhança e Diferença entre Veículo
(microscópio óptico) e o Alvo (smartscópio) (MECSDEVA), adaptado de Marcelos & Nagem
(2010).
Na primeira etapa foi aplicado o Questionário I. Ele foi divido em duas partes, sendo
que a primeira buscava caracterizar os sujeitos da pesquisa e possuía quatro questões. A
segunda parte trazia cinco questões que objetivavam recolher informações a respeito das
experiências dos sujeitos com trabalho prático em Ciências e Biologia e com a microscopia
durante sua trajetória escolar.
Na segunda etapa foi realizada a Oficina de Montagem e Exploração do Smartscópio
com a duração de 90 minutos. Ela foi orientada por um Roteiro de Atividades elaborado pelos
pesquisadores, parcialmente adaptado de Instructables (2013). Foram fornecidos a todos os
participantes da pesquisa os materiais necessários para a montagem e exploração do modelo
análogo, incluindo o aparelho móvel com câmera. A oficina foi dividida em três momentos.
No primeiro momento foram apresentados os materiais usados para a construção, montagem e
exploração do aparelho. No segundo momento, os participantes receberam instruções para a
montagem do smartscópio. Por fim, sucedeu-se a exploração do modelo análogo. A
exploração baseou-se na observação e registro fotográfico de células vegetais. Durante toda a
oficina esteve presente um microscópio óptico monocular que foi tomado como o veículo,
enquanto o smartscópio foi considerado o alvo. Os participantes puderam observar os
materiais biológicos tanto ao microscópio óptico monocular quanto ao smartscópio. Toda a
atividade foi gravada em vídeo com o consentimento livre e espontâneo dos participantes da
pesquisa.
Na terceira etapa foi aplicado o Questionário II. Ele foi composto por cinco questões
que contemplavam: as dificuldades e facilidades observadas pelos sujeitos da pesquisa na
montagem e exploração do objeto de estudo; as possíveis vantagens e desvantagens do uso do
smartscópio para o ensino de Ciências e Biologia quando comparado ao microscópio óptico
monocular; as possíveis facilidades e dificuldades no uso do modelo análogo no laboratório
de ciências e na sala de aula; e as perspectivas de uso do smartscópio para o ensino de
Ciências e Biologia.
Na quarta etapa foi solicitado aos participantes da pesquisa que construíssem o quadro
MECSDEVA, adaptado de Marcelos & Nagem (2010). Esse instrumento ajuda no
entendimento da percepção dos participantes da pesquisa sobre como são estabelecidas as
relações entre veículo e o alvo. Devido ao tempo reduzido para a aplicação dos questionários
e desenvolvimento da oficina, o Questionário 2 e o quadro MECSDEVA foram enviados aos
participantes via e-mail e recolhidos do mesmo modo.
Os dados foram reunidos e agrupados em categorias de acordo com o conteúdo. Após
a tabulação, os dados foram organizados de acordo com a frequência das respostas e então
analisados e discutidos.
5. Resultados e Discussão
Todos os seis sujeitos da pesquisa estiveram presentes durante a Oficina de Montagem
e Exploração do Smartscópio e retornaram o Questionário I. Cinco responderam o
Questionário II e apenas quatro preencheram o quadro de Modelo de Estrutura Comparativa
Entre O Veículo e o Alvo. Três participantes afirmaram possuir experiência como professores
de Ciências e Biologia, sendo que dois deles têm um ano de experiência cada e o terceiro
leciona há seis anos.
Todos os colaboradores da pesquisa concordaram sobre a importância das aulas
práticas no ensino dessas disciplinas. Suas justificativas incluíram: um aprendizado mais
significativo, reforçar o aprendizado da teoria, esclarecimento de dúvidas, observação de
processos e fenômenos abstratos, ajuda na fixação e sistematização do conhecimento,
despertar e manter o interesse dos alunos, aplicação prática dos conceitos aprendidos. É
comum entre os professores a atribuição destas competências ao trabalho prático, o que
demonstra uma concepção ingênua sobre essas atividades, muito focada no fazer em si e
carente de reflexão (HODSON, 1994).
Foram apresentados cinco fatores frequentemente apontados como determinantes na
implementação do trabalho prático em Ciências e Biologia e foi solicitado aos participantes da
pesquisa que assinalassem de 1 a 3, em ordem crescente, os fatores que eles consideravam
mais importantes, foi permitido que indicassem outros fatores, mas que escolhessem apenas
três. O fator apontado em primeiro lugar mais vezes foi a formação e capacitação de
professores, o segundo foi o tamanho da turma e o terceiro foi o ambiente adequado para a
realização das atividades (Tabela 2). A restrição no número de fatores disponíveis aos
participantes foi um problema, pois reduziu o número de opções, para a pesquisa final serão
adicionados mais fatores. Os colaboradores reconheceram a formação dos professores como o
elemento mais determinante, diferentemente de Axt (1991), que considera a ausência de
equipamentos e materiais mais limitantes para a realização de atividades práticas na escola.
TABELA 2. Fatores determinantes na implementação do trabalho prático em Ciências e
Biologia na visão dos colaboradores da pesquisa.
Grau de Determinação
Fator Determinante
Primeiro
Segundo
Terceiro
Ambiente Adequado
1
4
Capacitação dos professores
4
1
Equipamentos e materiais
1
3
1
Tamanho da turma
1
1
Técnico de laboratório
1
Fonte: Dados da pesquisa
Sobre a experiência dos pesquisados com o microscópio óptico convencional durante o
Ensino Fundamental e Médio, três deles tiveram contato com o equipamento, mas sem
manipulação. Um nunca teve contato, enquanto apenas dois tiveram a oportunidade de
manipular o aparelho uma única vez. Os resultados observados são semelhantes aos
encontrados por Wallau et al. (2008) em uma pesquisa com 145 alunos recém ingressos em
cursos da área biológica. Os pesquisadores constataram que 48,3% dos alunos nunca teve
contato com o microscópio durante o Ensino Fundamental ou Médio, sendo que quase a
totalidade dos 51,7% restantes que tiveram a experiência de realizar a observação de material
biológico ao microscópio, só o fizeram uma única vez sem a chance de manipulá-lo.
Quando questionados a respeito da importância dos equipamentos alternativos no
Ensino de Ciências e Biologia, todos os sujeitos da pesquisa consideram-nos válidos, três
deles apontaram que seu papel reside na democratização do acesso ao conhecimento, levando
em consideração as escolas que não possuem equipamentos ou ambientes específicos para a
realização dos trabalhos práticos. Outros dois sujeitos consideraram a importância dos
equipamentos alternativos apenas por serem alternativos. Por último, um deles afirma que as
alternativas são importantes, mas pondera sobre a necessidade da contextualização destes
materiais de acordo com a idade e o ambiente de cada indivíduo. Isso reafirma a
imprescindibilidade da atenção exigida para o tratamento das questões culturais e sociais
concernentes aos alunos, inclusive durante a preparação e realização de atividades práticas,
evitando uma abordagem que promova a invasão cultural, conceito elaborado por Paulo Freire
(1987). Apesar da relevância desses materiais para o ensino, Axt (1991, p. 84) lembra que é
preciso questionar a conveniência de aceitar uma solução emergencial como definitiva e
deve-se “alertar para a componente ideológica contida na sugestão de que em países de
terceiro mundo a solução para o ensino experimental de Ciências seria recorrer ao material de
baixo custo”.
Sobre o estudo do processo de montagem do aparelho, ele é importante porque
evidencia as principais fragilidades encontradas na sua estrutura física e ajuda a elaborar
estratégias que permitam seu aperfeiçoamento. As dificuldades assinaladas pelos
participantes, assim como aquelas observadas pelos pesquisadores no ato da oficina, permitem
inferir a respeito das interações que professores e alunos podem estabelecer com o modelo.
No momento da oficina foi disponibilizado um aparelho por participante, observou-se
que isso atrapalha a dinâmica da oficina. Quando os ministrantes estavam ocupados
orientando alguns alunos, os demais ficavam esperando para ser atendidos. Por vezes, eles
acabavam sendo auxiliados por outros colegas. Nestes momentos eles discutiam sobre o
funcionamento do modelo e sua estrutura. Isto indica que o desenvolvimento da oficina em
duplas pode contribuir para o entendimento do modelo, pois promove discussões entre
participantes e acelera o processo de montagem do modelo análogo. O tempo de
desenvolvimento da oficina de 90 minutos foi insuficiente, porque os participantes precisaram
de muito tempo para aprender a manipular o equipamento e realizar as observações
solicitadas, além disso, não foi possível que eles desenvolvessem todas as atividades práticas
sugeridas no ato da oficina. Desse modo, a duração mínima para a oficina de montagem deve
ser de pelo menos 2 horas de duração.
Foi observado também que alguns participantes do teste demonstraram insegurança na
manipulação do microscópio óptico convencional, indicando pouca familiaridade com o
equipamento. Isto pode ter influenciado negativamente nos momentos em que realizaram
comparações entre microscópio óptico e o smartscópio. Espera-se que no momento da
pesquisa final com os licenciandos em Ciências e Biologia isto não aconteça, porque durante o
curso eles devem manipular e observar materiais ao microscópio óptico com maior frequência
que os participantes do teste piloto.
Durante a oficina, os participantes registraram as observações com o auxílio do
smartscópio, duas fotografias estão presentes na Figura 3.
A
B
Figura 3. Fotografias registradas com o smartscópio pelos participantes da pesquisa. A. Preparação a
fresco de epiderme foliar inferior de Tradescantia sp sem coloração. Aparelho móvel: tablet Motorola
Xoom, câmera 5Mpx, ampliação: 2 lentes de acrílico/ sem ampliação digital. B. Preparação a fresco
de epiderme interior do bulbo de Allium cepa sem coloração. Aparelho móvel: smartphone Motorola
Moto G, câmera 5Mpx. Ampliação: 2 lentes de acrílico/ sem ampliação digital.
Após a oficina de montagem do smartscópio, foi solicitado aos participantes que
registrassem até 3 facilidades e até 3 dificuldades encontradas por eles durante o processo.
Esses dados estão presentes no Quadro 1.
Facilidades
Organização do roteiro
Encaixe das partes
Poucas peças
Disponibilidade dos materiais
Tempo para montagem
Frequência
3
3
1
1
1
Dificuldades
Extração da lente focal de acrílico.
Ajuste das peças
Instabilidade da base de apoio.
Encaixe da lente no estágio 1.
Encaixe da lanterna no suporte.
Manuseio de peças pequenas.
Nulo
Nulo
5
Total
15
Quadro 1- Facilidades e dificuldades no processo de montagem do smartscópio
Frequência
3
1
1
1
1
1
3
11
As principais facilidades apontadas pelos participantes do teste foram a organização do
roteiro, categoria que engloba as instruções oferecidas pelo ministrante da oficina, e o encaixe
das peças. Isto enfatiza a necessidade do planejamento minucioso das etapas de construção e
montagem do equipamento, caso o professor desenvolva atividades práticas que incluam a
execução dos protocolos de montagem ou o estudo das partes ópticas.
Foi observado que algumas colocações dos participantes não puderam ser enquadradas
em nenhuma categoria, eram repetitivas ou então não se referiam às questões formuladas. Por
exemplo, quando solicitado a um participante que listasse três facilidades a respeito do
processo de montagem do smartscópio, ele respondeu: “o encaixe das partes do
smartscópio”, “simetria nos furos” e “montagem fácil”. Essas três facilidades foram incluídas
na categoria encaixe das partes, portanto, na tabulação dos dados somente uma característica
foi listada, enquanto as outras duas foram englobadas na categoria nulo. Quando foram
anotados termos de entendimento amplo, não relacionados especificamente com nenhuma
parte do processo, como “tranquilo” ou “fácil”, a resposta também foi anulada. Outro exemplo
de invalidação foi quando a resposta não se referia ao processo em questão, como a
dificuldade listada para a montagem: “focalizar a câmera do telefone”. Esta colocação não é
válida porque se refere à exploração e não à montagem. O grande número de característica
nulas nesta questão permite inferir que os sujeitos da pesquisa não foram capazes de distinguir
os procedimentos da oficina ou não compreenderam o enunciado da questão proposta, o que
implica na necessidade da reformulação do questionário.
A extração da lente de acrílico do apontador laser foi considerada o procedimento mais
difícil por três participantes da pesquisa. De fato, ele envolve a manipulação de ferramentas e
peças muito pequenas e frágeis. No modelo de apontador laser utilizado na pesquisa, a lente
encontra-se oculta e bem afixada por entre partes plásticas. É importante frisar que a extração
da lente vai variar de acordo com o equipamento fonte. É recomendado que o construtor do
aparelho analise diferentes fontes de lentes de acrílico e a escolha ponderando entre o custo e
a dificuldade de extração da mesma. Para atividades que requerem a montagem de
smartscópios com muitos alunos, a distribuição de lentes individuais é essencial, visto que
esta etapa pode ser a mais lenta. Outras dificuldades de ordem estrutural, como a instabilidade
da base de apoio e o encaixe da lanterna e da lente de acrílico no estágio 1 podem ser
contornados com o uso ferramentas mais precisas para a construção peças de acrílico e MDF.
Quando comparados o uso do smartscópio com o uso do microscópio óptico
convencional para o ensino de Ciências e Biologia o sujeitos da pesquisa levantaram pelo
menos cinco possíveis vantagens e seis desvantagens (Quadro 2).
Vantagens
Baixo custo/custo
benefício
Frequênci
a
3
Desvantagens
Menor capacidade de aumento
Frequênci
a
2
Fácil utilização
Facilita o acesso à
microscopia
Mais atrativo
Permite ampliação em
nível celular
3
Tempo para montagem e utilização em aula
2
1
Espaço para guardar os aparelhos
1
1
Alunos que não possuem celulares com
câmera.
1
1
Qualidade da imagem depende da câmera
1
Focalização
1
Nulo
3
Nulo
1
Total
12
Total
9
Quadro 2- Vantagens e desvantagens sobre o uso do smartscópio comparado com o uso do
microscópio óptico para o ensino de Ciências e Biologia.
Fonte: Dados da Pesquisa.
Sobre as possíveis facilidades e dificuldades no uso do smartscópio no laboratório de
ciências, foram apontados sete pontos positivos e três negativos.
Facilidades
Frequênci
a
Dificuldades
Frequênci
a
Fácil acesso e
manutenção
3
Compra dos materiais para o conversor
2
Pequeno
2
Dificuldade de focalização/ instabilidade do
Estágio 2
3
Equipamento
2
Uso do celular na escola
individual
Estímulo ao uso da
1
tecnologia
Fácil Montagem
1
Fácil manuseio
1
Leve para o transporte
1
Nulo
Nulo (separação da lente do laser)
Total
11
Total
Quadro 3. Facilidades e dificuldades no uso do smartscópio no laboratório de Ciências.
Fonte: Dados da Pesquisa
1
1
6
Foram indicadas oito facilidades e seis dificuldades no uso do smartscópio na sala de
aula, elas estão representadas no Quadro 4.
Facilidades
Acesso rápido à microscopia
Leve
Mais atrativo devido ao uso do
smartphone
Frequênci
a
2
2
2
Baixo custo
1
Equipamento individual
1
Fácil acesso
1
Pequeno
1
Dificuldades
Alunos sem smartphone
Focalização
Frequênci
a
2
2
Adesão dos professores
1
Transporte de muitos
smartscópios para sala
Montagem durante a aula
Equipamentos para todos os
alunos
Fragilidade aparente
1
1
1
1
Resistente
1
Nulo
Nulo (caso o aluno leve,
(Biologia mais real, acesso rápido aos
3
instabilidade da lanterna)
alunos, fácil acesso)
Total
13
Total
Quadro 4. Facilidades e dificuldades no uso do smartscópio na sala de aula
Fonte: Fados da Pesquisa
2
10
Foi observado que os dados referentes à comparação do uso do smartscópio em
relação ao uso do microscópio óptico (Quadro 2) e as questões relacionadas ao uso do
smartscópio em ambientes formais de ensino (Quadro 3 e Quadro 4) foram complementares,
por vezes, repetitivos e até mesmo antagônicos. Por isso, os dados foram apresentados em
sequência e discutidos em conjunto.
Foi constatado que o modelo análogo possui como ponto positivo mais relevante o seu
baixo custo. Com o equivalente a U$ 10,00, excluindo o smartphone, é possível construir um
equipamento com poder de ampliação microscópica de até 400 vezes. De acordo com sujeitos
da pesquisa, o baixo custo e a fácil obtenção dos materiais possibilita que o aparelho tenha
uma manutenção mais barata e fácil quando comparada com a manutenção do microscópio
óptico convencional e ainda possibilita ao aluno construir seu próprio equipamento. O peso
leve e as pequenas dimensões ajudam no transporte e no uso do equipamento no laboratório
de Ciências, ou na sala de aula na ausência de um ambiente mais adequado. Após o aparelho
montado e devidamente ajustado, os participantes consideraram a sua utilização fácil, além
disso, ele foi considerado mais atrativo, pois utiliza um recurso tecnológico que está
disponível para boa parte dos alunos, como o tablet eletrônico e o smartphone. Esses fatores,
adicionada a capacidade de ampliação a nível celular, aproximam o smartscópio de ser uma
alternativa ponderável ao microscópio óptico convencional como ferramenta para a realização
de algumas atividades práticas de laboratório.
O potencial do smartscópio de integrar a microscopia às tecnologias de informação e
comunicação por meio das tecnologias móveis deve ser considerado. Apesar de ser
relativamente recente, estratégias envolvendo o m-learning mostram-se promissoras. Estudos
recentes da UNESCO mostram que a telefonia móvel tem contribuído para a alfabetização e
tem facilitado o acesso a leitura em países em desenvolvimento (UNESCO, 2014). Do mesmo
modo, é de se esperar que o m-learning ofereça contribuições na aproximação dos alunos ao
conhecimento científico, seja através do acesso a conteúdos científicos via telefonia móvel ou
por compartilhamento de conteúdos criados pelos próprios alunos via redes sociais, por
exemplo.
No que diz respeito às limitações e fragilidades do equipamento, a dificuldade com a
focalização foi o problema mais constante, o que é um dado contraditório já que a fácil
utilização foi listada muitas vezes. Os sujeitos da pesquisa acreditam que isto e o uso do
celular na sala de aula podem atrapalhar a aceitação do equipamento nos ambientes escolares.
Tendo em vista que os sujeitos só tiveram contato com o equipamento alternativo uma vez
durante uma oficina de 90 minutos, é possível que o tempo de treinamento dos futuros
usuários, tanto alunos como professores, irá ultrapassar o tempo de uma aula de 50 minutos.
Esse dado indica que o modelo apresenta um grau de complexidade acima do ideal para o uso
no ensino. Quando comparado ao microscópio convencional, foi evidente que a menor
capacidade de ampliação do aparelho alternativo é uma desvantagem. Um microscópio óptico
de campo claro convencional permite ampliar objetos em até 1000 vezes e tem o poder de
resolução de até 0,2 micrômetros, limitação imposta apenas pela natureza ondulatória da luz
(ALBERTS, et al., 2009).
Outro ponto negativo apontado pelos colaboradores da pesquisa foi a necessidade de
montar o aparelho antes de usá-lo. Apesar de o material ser mais leve que o microscópio
óptico e passível de desmontagem para o acondicionamento dos seus componentes, existe ao
menos um cenário que justifica esta preocupação. Krasilchik (2011) recomenda que, uma sala
de laboratório deve comportar no máximo 30 alunos e deve dispor de pelo menos 10
microscópios e 5 lupas, o que leva a uma proporção de um microscópio para três alunos.
Estendendo essa proporção para o smartscópio, uma escola que se propor a trabalhar com este
recurso alternativo deve ter espaço disponível para guardar pelo menos 10 aparelhos.
Contudo, na ausência do espaço adequado, torna-se imprescindível a desmontagem dos
conversores após sua utilização em cada aula. Isso obriga os usuários a repetir o processo de
montagem antes das próximas aulas práticas, o que demanda muito tempo, considerando que
a hora-aula é de 50 minutos.
Foi apontado também que muitos alunos não possuem aparelhos móveis com câmera
digital. Além disso, foi confirmado que a qualidade das imagens obtidas varia de acordo com
a qualidade da câmera, sendo assim, a experiência com o smartscópio não será plena para
todos os usuários por razões de ordem estrutural. No Brasil, o Ministério da Educação e
Cultura (MEC) distribui tablets eletrônicos para professores atuantes em escolas públicas
desde o ano de 2013 (BRASIL, 2013). Por meio desses aparelhos eletrônicos é possível a
elaboração de estratégias de ensino em aulas práticas de Ciências e Biologia com o conversor
de smartphone em microscópio digital que contornem o problema da ausência dos aparelhos
móveis com câmera por parte dos alunos, como o uso do smartscópio acoplado a outros
recursos de multimídia, por exemplo.
De acordo com a experiência, os colaboradores também acreditam que no caso de se
trabalhar com um smartscópio por aluno, além dos possíveis problemas com o espaço, boa
parte dos alunos não terá condições de adquirir os materiais necessários para a construção do
equipamento. Ao menos um participante espera resistência por parte da escola para a compra
de materiais necessários para a construção de um grande número de conversores. Também
esperam que haja uma resistência por parte dos professores de Ciências, já que, existem outros
fatores limitantes na implementação do trabalho prático no ensino de Ciências e Biologia,
além da falta de materiais e equipamentos. Axt (1991) afirma que apesar da relevância do uso
de materiais alternativos em atividades práticas, não deve ficar sob a responsabilidade do
professor a construção dos equipamentos, porque além de sobrecarregar o professor e
transferir a ele uma responsabilidade que é das autoridades educacionais e da sociedade.
Foram apresentadas algumas perspectivas de uso do smartscópio para o trabalho
prático em vários conteúdos de Ciências e Biologia, foram elas: a genética; a embriologia; a
zoologia de pequenos invertebrados; a citologia; a botânica e histologia vegetal; a histologia
animal e a hematologia. Outros conteúdos de Ciências citados incluíram a exploração de
superfícies de materiais corroídas, a mineralogia e estudo das propriedades físicas das fibras
de celulose.
Os participantes do teste construíram individualmente um Quadro de Estrutura
Comparativa de Semelhança e Diferença Entre Veículo (microscópio óptico) e Alvo
(smartscópio). Os quadros foram reunidos e a partir deles foi construído um único
MECSDEVA. Parte do quadro final está representado no Quadro 5. Este instrumento de
coleta de dados apresenta dinamicidade à medida que permite que novas informações sejam
adicionadas a respeito das relações de semelhanças e diferenças entre o veículo e o alvo. No
momento da pesquisa foram levantadas pelo menos cinco semelhanças e dez diferenças entre
o veículo (microscópio óptico) e o alvo (smartscópio). Esta pouca similaridade observada
indica que os sujeitos do teste tiveram dificuldade em identificar o modelo análogo
smartscópio como um microscópio óptico convencional.
O quadro MECSDEVA apresentou resultados fiáveis e deverá ser reconstruído durante
a pesquisa final. Já que o modelo mental de microscópio óptico apresentado por cada um dos
sujeitos é, como todo modelo mental, inacessível (MOREIRA, 1994), este instrumento de
coleta de dados ajudou a compreender um pouco sobre como os sujeitos do teste piloto
compreendem o modelo análogo e o microscópio óptico.
Semelhanças
Smartscópio
Ex. Fonte luminosa é uma
lanterna de LED.
Base para apoio dos
objetos e para o celular.
Com a lente tirada do laser
conseguimos ampliar,
ainda mais, o objeto.
Microscópio Óptico
Ex. Possui uma
lâmpada alimentada
por pilha.
Base de apoio onde
os objetos são
colocados para
análise.
Existem diferentes
lentes que
possibilitam ampliar
muitas vezes o
objeto.
Diferenças
Smartscópio
Microscópio
Óptico
Ex. Precisa de câmera
digital para fazer
observações.
Ex. Observações
realizadas na lente
ocular.
Dificuldade em nivelar
horizontalmente o sistema
de focalização
Botões para
regulagem.
A ampliação do objeto é
realizada por meio do
aparelho celular
A ampliação do
objeto é por meio
das objetivas do
microscópio.
Local específico
para posicionar e
fixar a lâmina na
platina
Somente uma
Mais pessoas podem
Base de estabilização
Pé de apoio
pessoa pode
visualizar ao mesmo tempo
visualizar por vez
*
*
*
*
Quadro 4- Modelo de Estrutura de Semelhanças e Diferenças entre o Veículo (Microscópio Óptico) e
o Alvo (Smartscópio). (* - Indica a possibilidade de adição de novas características semelhantes ou
diferentes entre o alvo e o veículo, o que defini dinamicidade do quadro).
Fonte: Dados da Pesquisa
Existe a possibilidade de
ajuste das bases para
focalizar o objeto
Parafuso
macrométrico para
ajuste do foco.
Dificuldade em posicionar
a lâmina no estágio 2
6. Conclusões
O smartscópio, como um modelo análogo ao microscópio óptico convencional, tem
potencial para ser usado como recurso mediacional para o ensino de Ciências e Biologia em
diversos conteúdos, mas necessita de aperfeiçoamento e é preciso elaborar estratégias de
ensino antes que ele possa ser utilizado de forma satisfatória em ambiente escolar. Mais
estudos são necessários para compreender como é estabelecida a relação professor, aluno e
modelo. Outras perspectivas de pesquisa incluem o estudo das potencialidades do smartscópio
junto às tecnologias de informação e comunicação.
Apesar da obtenção de alguns resultados sólidos, as limitações apresentadas pelo teste
piloto demonstram a necessidade de reformulação de alguns instrumentos de coletas de dados
e da reelaboração da Oficina de Montagem e Exploração do Smartscópio. Outras fragilidades
do teste basearam-se na falta de experiência de alguns sujeitos como docentes e na falta de
familiaridade dos mesmos com o microscópio óptico convencional, o que restringi a
capacidade de realizar comparações entre o veículo, microscópio óptico, e o alvo,
smartscópio. A introdução de outra técnica de coleta de dados na pesquisa como o Grupo
Focal, pode contribuir para suplementar essas limitações metodológicas observadas através da
triangulação de dados.
7. Agradecimentos
Os autores agradecem as contribuições do Grupo de Estudos em Metáforas, Modelos e
Analogias na Tecnologia na Educação e na Ciência (GEMATEC), e à Fundação de Amparo a
Pesquisa de Minas Gerais (FAPEMIG) pelo apoio.
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