RECONSTRUÇÃO DE UM MODELO ANÁLOGO PARA O ENSINO DE BIOLOGIA

Transcrição

1 RECONSTRUÇÃO DE UM MODELO ANÁLOGO PARA O ENSINO DE BIOLOGIA Felipe Vieira Freitas felipevieirafreitas@ymail.com Ronaldo Luiz Nagem ronaldonagem@gmail.com Pablo Alves Couto pa.couto@yahoo.com.br 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 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

2 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

3 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 ( ) 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 ( ) planejou o primeiro microscópio composto dotado de sistema de iluminação com o qual fez suas observações de pedaços de cortiça, e Antony Van Leeuwenhoek ( ), 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 ( ) e Theodor Schwann ( ) (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

4 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).

5 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

6 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.

7 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 2 Estágio 1 Lentes de acrílico Sistema de iluminação Sistema de Base 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

8 Fonte: Adaptado de Instructables (2013). Os procedimentos necessários para a realização da montagem do conversor podem ser encontrados no endereço eletrônico 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

9 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

10 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 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

11 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 Capacitação dos professores Equipamentos e materiais Tamanho da turma Técnico de laboratório 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

12 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.

13 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 Frequência Dificuldades Frequência Organização do roteiro 3 Extração da lente focal de acrílico. 3 Encaixe das partes 3 Ajuste das peças 1 Poucas peças 1 Instabilidade da base de apoio. 1 Disponibilidade dos materiais 1 Encaixe da lente no estágio 1. 1 Tempo para montagem 1 Encaixe da lanterna no suporte. 1 Manuseio de peças pequenas. 1 Nulo 5 Nulo 3 Total Quadro 1- Facilidades e dificuldades no processo de montagem do smartscópio 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.

14 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 Desvantagens Frequênci a 3 Menor capacidade de aumento 2

15 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 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. 1 Sobre as possíveis facilidades e dificuldades no uso do smartscópio no laboratório de ciências, foram apontados sete pontos positivos e três negativos. Facilidades Fácil acesso e manutenção Frequênci a Pequeno 2 Dificuldades Frequênci a 3 Compra dos materiais para o conversor 2 Dificuldade de focalização/ instabilidade do Estágio 2 Equipamento individual 2 Uso do celular na escola 1 Estímulo ao uso da tecnologia 1 Fácil Montagem 1 Fácil manuseio 1 Leve para o transporte 1 Nulo - Nulo (separação da lente do laser) 1 Total 11 Total 6 Quadro 3. Facilidades e dificuldades no uso do smartscópio no laboratório de Ciências. Fonte: Dados da Pesquisa 3 Foram indicadas oito facilidades e seis dificuldades no uso do smartscópio na sala de aula, elas estão representadas no Quadro 4. Facilidades Frequênci a Dificuldades Acesso rápido à microscopia 2 Alunos sem smartphone 2 Leve 2 Focalização 2 Mais atrativo devido ao uso do smartphone Frequênci a 2 Adesão dos professores 1 Baixo custo 1 Transporte de muitos smartscópios para sala 1 Equipamento individual 1 Montagem durante a aula 1 Fácil acesso 1 Equipamentos para todos os alunos 1 Pequeno 1 Fragilidade aparente 1

16 Resistente 1 Nulo Nulo (caso o aluno leve, (Biologia mais real, acesso rápido aos 3 2 instabilidade da lanterna) alunos, fácil acesso) Total 13 Total 10 Quadro 4. Facilidades e dificuldades no uso do smartscópio na sala de aula Fonte: Fados da Pesquisa 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

17 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

18 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.

19 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 Diferenças Smartscópio Microscópio Óptico Smartscópio M i c r o s c ó p i o Óptico 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. Existe a possibilidade de ajuste das bases para focalizar o objeto Base de estabilização 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. Parafuso macrométrico para ajuste do foco. Pé de apoio Ex. Precisa de câmera digital para fazer observações. Dificuldade em nivelar horizontalmente o sistema de focalização A ampliação do objeto é realizada por meio do aparelho celular Dificuldade em posicionar a lâmina no estágio 2 Mais pessoas podem visualizar ao mesmo tempo Ex. Observações realizadas na lente ocular. Botões para regulagem. A ampliação do objeto é por meio das objetivas do microscópio. Local específico para posicionar e fixar a lâmina na platina Somente uma pessoa pode 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 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

20 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. Referências ALBERTS, Bruce et al Molecular Biology of The Cell. ed. 5, New York: Garland Science, Taylor & Francis Group, ALVES-MAZZOTTI, Alda J.; GEWANDSZNAJDER, Fernando. O método nas ciências naturais e sociais: pesquisa quantitativa e qualitativa. São Paulo: Pioneira, ARAÚJO, Magnólia F. F. MENEZES, Alexandre; COSTA, Ivaneide A. S. História da biologia. ed. 2, Natal: EDUFRN, AXT, Rolando. O papel da experimentação no ensino de ciências. In: MOREIRA, Marco A.; AXT, Rolando. Tópicos em ensino de ciências. Porto Alegre: Sagra, BORGES, Tarciso A. Um estudo de modelos mentais. Investigações em Ensino de Ciências, Porto Alegre, v. 2, n. 3, p , Novos rumos para o laboratório escolar de ciências. Caderno Brasileiro de Ensino de Física. Florianópolis, v. 19, n. 3, p , 2002

21 BRASIL. Mercadante inicia entrega de tablets para professores do ensino médio. Agência Brasil. Notícia. 20 de nov. de Ministério da Educação. Resumo Técnico - Censo Escolar Brasília, DF: INEP, 42p CYBULSKI, James S., CLEMENTS, James, PRAKASH, Manu. Foldscope: Origami-Based Paper Microscope. Plos One. v. 9, n. 6, p Disponível em: Acessado em 15 de jun. de DUARTE, Maria C. Analogias na educação em Ciências: contributos e desafios. Investigações em Ensino de Ciências. Porto Alegre, v. 10, n. 1, FREIRE, Paulo. Pedagogia do oprimido. 17. ed. Rio de Janeiro: Terra e Paz GIL, Antônio C. Como Elaborar Projetos de Pesquisa. 4. ed. São Paulo: Atlas S.A., GIORDAN, André; VECCHI, Gérard de. Las Orígenes Del saber: de las concepciones personales a lós conceptos científicos. Sevilla: Díada. 2 ed., HODSON, D. Hacia un enfoque más critico del trabajo de laboratorio. Enseñanza de las Ciencias, v.12, n.3, , INSTRUCTABLES. $10 Smartphone to digital microscope conversion Disponível em: < Acessado em 15 dez 2013 KRASILCHIK, Myriam. Prática de ensino de Biologia. São Paulo: Editora da Universidade de São Paulo. 4. ed MARCELOS, Maria de F; NAGEM, Ronaldo L. Comparative structural models of similarities and differences between vehicle and target in order to teach Darwinian Evolution. Science & Education. v. 19, p , MILLAR, Robin. The role of practical work in the teaching and learning of science. Paper prepared for the Meeting: High School Science Laboratories: Role and Vision. Washington : National Academy of Sciences MOREIRA, Marco A. O professor-pesquisador como instrumento de melhoria do ensino de ciências. In: MOREIRA, M. C.; AXT, R. (Org.). Tópicos em ensino de Ciências. Porto Alegre: Sagra, Modelos Mentais. Investigações em Ensino de Ciências. v.1, n.3, p

22 PAPERT, Seymour. Education for the knowledge of society: a Russia-oriented perspective on technology and school. IITE Newsletter. n.1, v. 1, p Disponível em: Acessado em 20 de nov. de PRESTES, Maria Elice B. Teoria celular: de Hooke a Schwann. São Paulo: Scipione, SEPEL, Lenira M.N.; LORETO, Élgion L.S.; ROCHA, João B.T.; Using a replica of Leeuwenhoek microscope to teach the history of Science and to motivate students to discover the vision and contributions of the first microscopists. Cell Biology Education, v.8 n.1: p , SEPEL, Lenira M.N; ROCHA, João B. T; LORETO, Élgion, L.S. Construindo um microscópio II: bem mais simples e mais barato. Revista Genética na Escola. v. 6, n.2, p. 1-5, UNESCO. Reading in the mobile era: A study of mobile reading in developing countries. Paris: UNESCO Disponível em < acessado em 15 de mai. de UNESCO. Policy guidelines for mobile learning. Paris: UNESCO Disponível em < +Week+2013_v3_CfP&utm_campaign=8885b82361-UNESCO_Mobile_Learning3_28_2013 &utm_medium= >. Acessado em 12 de mar. de 2014 WALLAU, Gabriel. L. et al Construindo um microscópio, de baixo custo, que permite observações semelhantes às dos primeiros microscopistas. Revista Genética na Escola. v.3, n.1, p. 1-3, 2008.