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sábado, 12 de maio de 2012

Concepções prévias de alunos do Ensino Médio sobre a fonte de energia dos combustíveis fósseis".

Como parte da Especialização em Ensino de Biologia da USP/REDEFOR, realizei uma pesquisa científica sobre as concepções prévias dos alunos do Ensino Médio sobre "A energia presente nos combustíveis fósseis", publico aqui o artigo de meu TCC . Espero que seja útil a todos os interessados.


“A Biologia e a fonte de energia dos combustíveis fósseis”
Análise das concepções de alunos do Ensino Médio sobre a origem da energia presente nos combustíveis fósseis (petróleo).

Cynthia Stelita Schalch

Professora de Biologia da Rede Estadual de São Paulo, Pós-graduanda de Ensino em Biologia REDEFOR/USP-2011; Mestranda em Ecologia – UNISANTA/SP


Resumo

 Os estudos em Ensino de Ciências têm mostrado a relevância das concepções dos alunos no processo de ensino/aprendizagem. Desta forma o presente trabalho investiga as concepções prévias dos alunos do ensino médio sobre os aspectos específicos da fotossíntese e respiração celular e suas relações com a formação de combustíveis fósseis (petróleo). A partir do estudo realizado verificou-se que embora muitos alunos já tivessem conhecimento dos temas pesquisados, alguns ainda apresentavam várias concepções erradas sob o ponto de vista científico. No presente trabalho, foram analisadas e identificadas tais concepções errôneas, servindo como indicadores de aspectos pontuais a serem considerados no ensino da Biologia. Desta forma sugerem-se mudanças estratégicas nos processos pedagógicos do ensino da Biologia, através da proposta de algumas seqüências didáticas, visando fornecer aos alunos uma compreensão científica, filosófica e estética de sua realidade.

Palavras-chave: fonte de energia; combustíveis fósseis (petróleo); aprendizado; Biologia.

Introdução

O ensino da Biologia no ensino médio visa colaborar com a formação técnico-científica dos alunos através da “preparação básica para o mercado de trabalho e a cidadania do educando para continuar aprendendo, de modo a ser capaz de se adaptar com flexibilidade a novas condições de ocupação ou aperfeiçoamento posteriores” (LEI DE DIRETRIZES E BASES DA EDUCAÇÃO NACIONAL, LDB, nº 9.394/96).

O desenvolvimento de conhecimentos presentes no currículo proposto no Ensino Médio do Estado de São Paulo permeia esta formação numa esfera interdisciplinar, e a Biologia como disciplina obrigatória do currículo aplicado, tem uma participação efetiva nesta formação.

Dentro da Biologia existem vários tópicos que são desenvolvidos neste intuito, um deles é a utilização de diferentes fontes energéticas para a manutenção da vida, neste foco o uso de combustíveis fósseis como fonte de energia e as problemáticas que permeiam este assunto (extração, esgotamento, mudanças climáticas; aquecimento global, entre outras), vem sendo amplamente discutidos pela sociedade contemporânea. Entretanto, existe uma grande dificuldade em relacionar tais questões com conhecimentos relacionados à biologia energética dos seres vivos (fotossíntese, respiração celular, fluxo de matéria energia nos ecossistemas), que são sugeridos nos programas de Biologia junto ao ensino médio da educação básica.

Uma indicação para realização de tal estudo seria a importância do uso de derivados de combustíveis fósseis pelo homem e as conseqüências ambientais de tal uso, em virtude de que o planeta sofre profundos danos, causados pela combustão deste tipo de material.


1.1 Formações dos combustíveis fósseis

A formação dos combustíveis fósseis deve-se principalmente pela decomposição parcial de seres vivos (animais, vegetais e algas), através deste aspecto podemos perceber a importância direta dos processos químico-biológicos da fotossíntese e da respiração celular. Os principais combustíveis fósseis como o petróleo, carvão, gás natural, entre outros, atuam como fonte de energia, e têm sua origem a partir de matéria orgânica.  Esta matéria é produzida a partir de reações químicas fundamentais para a existência de vida na Terra, que ocorre nos vegetais, algas e em alguns organismos unicelulares como as cianobactérias, conhecidos por fotossintetizantes ou autótrofos.

Durante a reação de fotossíntese (figura 1), moléculas de gás carbônico (CO2) combinam-se com moléculas de água (H2O), formando um açúcar, geralmente a glicose (C6H12O6), e gás oxigênio (O2), que se mistura ao ar. Para essa reação ocorrer é preciso haver luz, energia luminosa do Sol, que será transformada, durante a fotossíntese em energia potencial química, a molécula de açúcar.
6CO2 + 6 H2=> C6H12O6 + 6 O2
Figura 1: Fórmula química simplificada da fotossíntese

Portanto, é a partir de tal processo que serão “produzidas” as moléculas orgânicas que armazenam a energia química, que serão transferidas de um ser vivo a outro através das cadeias alimentares.

Na respiração celular a energia liberada é proveniente da quebra das cadeias de carbono, ou seja, do metabolismo energético; à partir do qual os seres vivos obtêm a a energia necessária ao funcionamento das células vivas (figura 2). Este processo é uma reação química semelhante à combustão. Moléculas provenientes dos alimentos nas células vivas após a digestão reagem com oxigênio, liberando energia.  

C6H12O6 + 6O2 =>  6CO2 + 6 H2O + ATP
Figura 2: Fórmula químicasimplificada da respiração celular

Desta forma, faz-se necessário contextualizar tais informações para transferi-las aos educandos, comprovando cientificamente a relação dos processos de fotossíntese e respiração celular com a presença da energia proveniente destes processos nos compostos orgânicos provenientes dos seres vivos, como é o caso dos combustíveis fósseis. (KAWASAKI e BIZZO, 2000).

CARDOSO e colaboradores, 2005, propõem a hipótese sobre a origem dos combustíveis fósseis como o petróleo, a partir da decomposição parcial de grandes volumes de animais e vegetais. Estes animais e vegetais foram soterrados pouco a pouco no fundo de antigos lagos e mares, na ausência de oxigênio, sob enormes pressões, influenciadas por drásticas mudanças geológicas e elevadas temperaturas, a aproximadamente 100 milhões de anos, formando então um material viscoso. Este material encharcou rochas porosas, onde ficou retido, originando o termo popular petróleo, junção das palavras pedra+óleo.

Basicamente, é preciso que existam rochas geradoras que contenham a matéria-prima que se transforma em petróleo e rochas-reservatório que, que possuem espaços vazios chamados de poros, capazes de armazená-lo; estas rochas são envolvidas em armadilhas chamadas trapas, compartimentos isolados no subsolo onde o petróleo se acumula e de onde não consegue escapar. A não ser por interferência humana, que desenvolveu tecnologias para a extração deste material, que é utilizado para diferentes finalidades (por exemplo, a queima dos combustíveis fósseis, para liberação de energia, conforme mostra a figura 3). A ausência de qualquer um destes elementos impossibilita a existência de uma acumulação petrolífera. Logo, a existência de uma bacia sedimentar, não garante por si só, a presença de jazidas de petróleo. (MILAN at al. ,2000).
Figura 3: Formação dos Combustíveis fósseis, ciclo do carbono.

1.2 Aspectos históricos
Não se sabe ao certo quando o ser humano descobriu a existência de combustíveis fósseis como o petróleo, o fato é que desde a antiguidade, existem registros de que eventualmente eram encontrados na superfície do solo de diversas formações, como poços de óleo betuminoso, betume, xisto betuminoso ou em sua forma final, como óleo espesso e negro. Esses produtos eram utilizados por diferentes povos, como carburante para iluminar e aquecer servia também para impermeabilizar superfícies, assentar pedras e como arma de guerra chamada de fogo grego, uma mistura viscosa incandescente que era jogada contra inimigos em períodos de guerras. Atualmente os combustíveis fósseis, especialmente os hidrocarbonetos e seus derivados, apresentam-se como uma importante fonte não-renovável, da matriz energética mundial, apresentando demanda contínua e crescente de energia de baixo custo.

1.3 Aspectos sócio econômicos do petróleo

O petróleo bruto é um dos combustíveis fósseis mais utilizados, este fato se deve a sua composição química. Formado por hidrocarbonetos, moléculas compostas de hidrogênio e carbono, existentes em diferentes tamanhos e estruturas, com cadeias ramificadas e não ramificadas e anéis, serve de base para fabricação de diferentes substâncias (Figura 4), que apresentam duas características muito importantes: 1) por conterem muita energia armazenada, é utilizado na produção de derivados, como a gasolina, óleo diesel, parafina, entre outros, que acumulam esta energia. 2) devido a características físico-químicas específicas, como por exemplo, hidrocarbonetos leves como o gás metano (CH4), cadeias mais longas com cinco ou mais carbonos que são líquidos, e cadeias muito longas, sólidas; podem ser manipulados artificialmente, gerando uma grande quantidade de produtos utilizados pelo homem como, por exemplo, a borracha sintética e o nylon, até o plástico utilizado em grande escala para produzir produtos como potes plásticos. (MARIA, S. at. al., 2002).

Devido à grande importância do petróleo como fonte de energia para a humanidade e ao uso em larga escala industrial de seus compostos e derivados, faz-se necessário o conhecimento científico que envolve o processo de formação de tais substâncias, destacando-se aspectos biológicos e geológicos, de onde provém a energia química disponível neste tipo de combustível.

Dessa forma, o presente trabalho tem como objetivo analisar as concepções prévias dos alunos a respeito da fonte de energia presente nos combustíveis fósseis (petróleo); destacando a importância destas concepções sobre a formação do conhecimento científico adquiridos no ensino médio em uma escola pública do Estado de São Paulo. Procurando fornecer subsídios para que o professores de Biologia, diversifiquem e ampliem as possibilidades de compreensão dos alunos sobre o impacto da ciência e tecnologia para a sociedade e todos os seres vivos.

Justificativa:
Partindo-se desta finalidade faz-se de extrema importância contextualizar o ensino da Biologia, permitindo que os alunos possam interagir de forma atuante com o aprendizado adquirido, podendo relacionar e construir novos conhecimentos, além de fornecer uma base conceitual para intervenções práticas que possam promover valores humanos, critérios para a percepção crítica e interpretação da realidade. (PROPOSTA CURRICULAR DE BIOLOGIA DO ESTADO DE SÃO PAULO, SEE-SP; 2008). Uma indicação para realização do estudo proposto seria o foco na importância do uso de derivados de combustíveis fósseis pelo homem e as conseqüências ambientais de tal uso, em virtude do planeta sofrer profundos danos causados pela combustão deste tipo de material. A apresentação da relação do uso de tais combustíveis e as conseqüências de sua utilização, para o meio ambiente apontando para os danos profundos causados ao planeta, pode agir como fator de mobilização junto aos alunos. Desta forma, é necessário contextualizar tais informações para transferi-las aos educandos, comprovando cientificamente a relação dos processos de fotossíntese e respiração celular com a presença da energia proveniente destes processos nos combustíveis fósseis permitindo que os alunos possam consolidar os conhecimentos sobre a energia presente nestes combustíveis.   Permitindo também ao aluno intermediar discussões que proponham mudanças nos padrões de produção e consumo, que favoreçam uma maneira de utilização mais sustentável dos recursos energéticos disponíveis no planeta. Na realização desta investigação considerou-se a hipótese da origem orgânica destes combustíveis, conforme já apontado na introdução; em virtude deste aspecto, criou-se uma analogia com o estudo dos seres vivos, o que possibilitou a inserção da importância dos processos químicos e biológicos na utilização de tais combustíveis, fazendo um elo destes estudos com os que são realizados na disciplina de Biologia; desta forma os alunos passaram a atribuir um significado real para o processo de aprendizado proposto.

“Para Delors e Eufrazio (1998), a relação entre o ritmo do progresso técnico e a qualidade de intervenção humana torna-se, então, cada vez mais evidente, assim como a necessidade de formar agentes econômicos aptos a utilizar novas tecnologias e que revelem comportamento inovador. Requerem-se novas aptidões e os sistemas educativos devem dar resposta a esta necessidade, não só assegurando os anos de escolarização ou de formação de profissionais estritamente necessários, mas formando inovadores, cientistas e quadros técnicos de alto nível.

Objetivo Geral
Identificar o grau de conhecimentos, armazenados por um grupo de alunos do Ensino Médio, sobre a origem da fonte de energia presente nos combustíveis ditos como fósseis.

Objetivos específicos

1 Demonstrar possíveis erros conceituais sobre os fluxos de matéria e energia que envolve os seres vivos;
2 Indicar aos professores de Biologia a importância de conhecimentos prévios dos alunos na construção de conhecimentos sólidos;
3 Fornecer exemplos de seqüencias didáticas, que possam ser utilizadas junto aos alunos do ensino médio durante as aulas de Biologia, para sanar em parte, possíveis erros conceituais que os mesmos possam apresentar.

Metodologia

Foi elaborado um roteiro investigativo, por meio de questionário fechado com alternativas de múltipla escolha. Tendo sido aplicado em um grupo de 33 alunos, com idades entre 15 e 18 anos, de sexo masculino e feminino (tabela 1) dos 3º anos do ensino médio de uma escola pública no município do Guarujá, Estado de São Paulo, Brasil.

Tabela 1 – Sexo do grupo de coleta de dados
Sexo dos alunos entrevistados

Nº aferido
% representativa
Masculino
15
45%
Feminino
18
55%


Foi realizada uma pesquisa quantitativa onde foram traduzidas em números as opiniões e informações adquiridas nos questionários aplicados, que posteriormente foram analisadas e classificadas. (SILVA; MENEZES, 2001, p.21).
O questionário avaliativo aplicado abordava o assunto “Combustíveis fósseis” em relação aos seguintes tópicos:
1ª questão: A formação dos combustíveis fósseis.
2ª questão: A origem da energia presente em tais combustíveis.
3ª questão: A fonte de energia utilizada pelos seres fotossintetizantes, na síntese de compostos orgânicos.
4ª questão: A função principal da respiração, no metabolismo celular.
5ª questão: A relação entre os processos de respiração celular e a combustão ocorrida nos motores movidos a combustíveis fósseis e biocombustíveis.

A análise de conteúdo foi o procedimento utilizado para verificação do material textual adquirido na pesquisa, por ser uma técnica de pesquisa que pode tornar retráteis e válidas as inferências dos dados referentes ao seu contexto (Bell, 2008).  Para tal, adotaram-se categorias pré-estabelecidas sobre a apresentação do conceito solicitado. (tabela 2).

Tabela 2 – Categorias adaptadas de Saka et al (2006).
CATEGORIA
DESCRIÇÃO

Concepção Correta (CC)
Quando a resposta apresentada está coerente com o conceito científico.

Conceito Parcialmente Correto (CPC)
Quando a resposta está correta, mas não está completa.

Concepção Alternativa (CA)
O conceito apresentado foge a descrição correta (conceito errôneo ou fora do contexto científico apreciado).

Concepção Parcialmente Alternativa (CPA)
Quando a resposta apresentada é parcialmente correta, contudo apresenta conceitos errados ligados a ela.

Sem Concepções (SC)

Quando a resposta não apresenta nenhum conceito.

Através das categorias estipuladas na tabela 2, obteve-se a categorização abaixo definida para cada alternativa referente a cada uma das questões.
Para cada questão foi disponibilizada quatro alternativas, sendo que cada um dos participantes deveria assinalar somente uma das alternativas para cada questão. Conforme descrito abaixo.

1-) Como você acredita que teriam surgido os combustíveis fósseis, como petróleo?
a) Do derretimento de rochas profundas da crosta terrestre, devido ao calor proveniente do núcleo da Terra. (CA)
b) Teriam sido gerados em função do efeito de fossilização de animais e plantas, provocados pela ação de pressão e temperatura muito altas, geradas há milhões de anos no processo de soterramento de material orgânico que por algum motivo não entrou na cadeia alimentar antes ou quando foi enterrado. (CC)
c) Se originam do carbono que é "bombeado" continuamente pelas altíssimas pressões do interior da Terra em direção à superfície. (CPA)
d) Nenhuma das alternativas anteriores. (SC)
2-) Na sua opinião de onde vem a energia presente no petróleo:
a) De corpos celestes que chegaram a Terra, vindos do espaço. (CA)
b) Do magma do núcleo da Terra. (CPA)
c) Dos processos de fotossíntese e respiração celular realizados pelos animais e plantas fossilizados que deram origem ao petróleo. (CC)
d) Do movimento das placas tectônicas. (CPA)
3- Qual a fonte de energia utilizada pelas plantas na produção de moléculas orgânicas produzidas na fotossíntese?
a) A água.  (CA)
b) Os sais minerais. (CA)
c) O Solo. (CA)
d) O Sol. (CC)
4- Qual a principal função do processo de respiração dos seres vivos?
a) Levar oxigênio para as células. (CPC)
b) Liberar a energia química presente nos compostos orgânicos produzidos pela fotossíntese. (CC)
c) Provocar a liberação do CO2.  (CPC)
d) Levar CO2 para as células. (CA)
5- Você acredita que os seres fotossintetizantes colaboram para que um automóvel se movimente?
a) Sim, pois o petróleo que produz os combustíveis dos automóveis é proveniente dos seres vivos. (CPC)
b) Não, pois quem move os automóveis são somente processos mecânicos. (CA)
c) No caso do álcool sim, pois ele é fabricado a partir de matéria viva, que é a cana-de-açúcar. (CPC)
d) Com certeza sim, pois os automóveis movidos a biocombustíveis ou derivados de combustíveis fósseis, foram produzidos com a participação de seres vivos. (CC)

O questionário foi elaborado por profissional da área de Biologia a partir de idéias apresentadas por alunos durante o desenvolvimento de sua prática docente no decorrer dos últimos dez anos. Este profissional acompanhou a aplicação dos questionários, fazendo as considerações iniciais antes da aplicação do teste.

Foi aplicado termo de consentimento livre e esclarecido a todos que participaram da coleta de dados da pesquisa, conforme modelo presente no anexo1.

Resultados e Discussão

Tal estudo apresentou como objetivo principal, a verificação do grau de conhecimento destes alunos sobre a temática da origem da energia presente nos combustíveis fósseis e os possíveis erros conceituais referentes ao aprendizado sobre seres vivos na Biologia. Através das respostas coletadas sobre os questionários aplicados, foi feita uma análise estatística sobre a opção das alternativas apontadas pelos entrevistados para cada uma das questões propostas, com o intuito de verificar as noções apresentadas pelos alunos; posteriormente foi feita uma averiguação quanto à qualidade destas respostas, fato discutido mais a frente.
Os resultados quantitativos, obtidos neste estudo estão descritos na tabela 3 e na tabela 4, que se seguem.
Tabela 3 – Resultados Totais Aferidos
Número da questão
Alternativa a
Alternativa b
Alternativa c
Alternativa d
Total de alunos
(nº de alunos)
(nº de alunos)
(nº de alunos)
(nº de alunos)
Questão  1
5
21
5
2
33
Questão  2
1
10
21
1
33
Questão 3
6
5
5
17
33
Questão 4
18
6
9
0
33
Questão 5
12
0
6
15
33

                       



Tabela 4 – Resultados Aferidos por cada aluno

Aluno 1
Aluno 2
Aluno 3
Aluno 4
Aluno 5
Aluno 6
Aluno 7
Aluno 8
Aluno 9
Aluno 10
Questão 1
b)  CC
c) CPA
b) CC
a) CA
b) CC
b) CC
b) CC
b) CC
c) CPA
b) CC
Questão 2
c)  CC
b) CPA
c)  CC
a) CA
c)  CC
c)  CC
c)  CC
c)  CC
b) CPA
c)  CC
Questão 3
d) CC
b)CA
b)CA
a) CA
d) CC
d) CC
d) CC
d) CC
c) CA
b)CA
Questão 4
a) CPC
d) CA
c) CPC
a) CPC
a) CPC
c) CPC
a) CPC
a) CPC
b) CC
a) CPC
Questão 5
d) CC
c) CPC
a) CPC
a) CPC
d) CC
d) CC
d) CC
d) CC
c) CPC
c) CPC












Aluno 11
Aluno 12
Aluno 13
Aluno 14
Aluno 15
Aluno 16
Aluno 17
Aluno 18
Aluno 19
Aluno 20
Questão 1
a) CA
b) CC
b) CC
a) CA
c) CPA
c) CPA
b) CC
b) CC
c) CPA
b) CC
Questão 2
b) CPA
c)  CC
c)  CC
b) CPA
c)  CC
c)  CC
b) CPA
b) CPA
c)  CC
b) CPA
Questão 3
d) CC
d) CC
d) CC
d) CC
a) CA
a) CA
d) CC
c) CA
d) CC
d) CC
Questão 4
a) CPC
b) CC
a) CPC
c) CPC
c) CPC
a) CPC
a) CPC
a) CPC
a) CPC
a) CPC
Questão 5
c) CPC
a) CPC
d) CC
d) CC
d) CC
d) CC
a) CPC
d) CC
a) CPC
d) CC












Aluno 21
Aluno 22
Aluno 23
Aluno 24
Aluno 25
Aluno 26
Aluno 27
Aluno 28
Aluno 29
Aluno 30
Questão 1
b) CC
b) CC
b) CC
b) CC
b) CC
a) CA
d) SC
d) SC
b) CC
b) CC
Questão 2
c)  CC
c)  CC
c)  CC
b) CPA
b) CPA
c)  CC
b) CPA
c)  CC
c)  CC
c)  CC
Questão 3
d) CC
c) CA
d) CC
d) CC
d) CC
a) CA
d) CC
b) CA
b)CA
b)CA
Questão 4
a) CPC
a) CPC
b) CC
c) CPC
b) CC
a) CPC
b) CC
a) CPC
c) CPC
c) CPC
Questão 5
d) CC
a) CPC
a) CPC
d) CC
d) CC
a) CPC
a) CPC
a) CPC
d) CC
c) CPC












Aluno 31
Aluno 32
Aluno 33







Questão 1
a) CA
b) CC
b) CC







Questão 2
b) CPA
c)  CC
d) CPA







Questão 3
c) CA
b)CA
d) CC







Questão 4
b) CC
a) CPC
c) CPC







Questão 5
a) CPC
c) CPC
a) CPC








Os dados obtidos foram transformados em porcentagem para facilitar a visualização dos resultados e estão descritos a seguir.

Em relação à primeira questão proposta, a maioria dos alunos (63,64%), assinalou a alternativa b, que representava a concepção correta de que a origem dos combustíveis fósseis foi através da fossilização de animais e plantas, provocada pela ação conjunta de três fatores básicos: a pressão, a temperatura e a ausência do oxigênio; gerada há milhões de anos no processo de soterramento de materiais orgânicos que por motivos diversos, não entraram na cadeia alimentar, antes ou quando foram soterrados. Outra parte dos entrevistados (15,15%) escolheu a alternativa a, que relacionou a origem destes combustíveis com o derretimento de rochas profundas da crosta terrestre, em virtude do calor proveniente do núcleo da Terra. Outro resultado apresentado por parte dos participantes (15,15%) foi à escolha da alternativa c, defendendo que a origem destes combustíveis estava associada a partir do carbono bombeado continuamente por altas pressões do interior do núcleo da Terra em direção a superfície. Apenas a minoria (6,06%), assinalou a alternativa d, não apresentando concepção alguma sobre o assunto proposto.
Na segunda questão, a maioria dos participantes (63,64%), apontou a alternativa c, que representava o conceito correto, relacionando os processos de fotossíntese e respiração celular realizados pelos seres vivos, como fonte da energia presente no petróleo, estes dados confirmam as respostas da questão anterior. Outra parcela dos entrevistados (30,30%) apontou a letra b, apresentando concepções prévias alternativas errôneas, relacionando a energia destes combustíveis com o magma do núcleo da Terra. Uma pequena porcentagem (3,03%), optou pela concepção alternativa da letra a,  defendendo a hipótese de que a energia presente nos combustíveis fósseis teve origem na formação da Terra, com elementos vindos do espaço e outra parte (3,03%), assinalando a alternativa d, também com concepções alternativas errôneas, dizendo que a energia destes combustíveis é proveniente da movimentação das placas tectônicas.
A 3ª Questão, relacionada com a fonte de energia dos seres fotossintetizantes, demonstrou um outro item a ser considerado para correção de conceitos; pouco mais da metade dos alunos (51,52%) indicaram a alternativa d, adotando concepções corretas de que o Sol era a verdadeira fonte de energia para estes seres. Este valor indica erros conceituais no ensino da Biologia quando relacionado ao processo de fotossíntese, pois (18,18%), indicaram a alternativa a, apontando equivocadamente que a água era a fonte de energia dos seres fotossintetizantes; (15,15%) indicou a alternativa b, indicando  um conceito errôneo de que  os sais minerais eram a fonte de energia para os seres fotossintetizantes realizarem a  fotossíntese e (15,15%) indicou a alternativa c, apontando outro equívoco, onde o solo seria a fonte de energia para estes seres.
Na 4ª questão, onde se abordava a principal função do processo de respiração celular para os seres vivos; (54,50%) dos entrevistados, assinalaram a resposta a, que indica uma resposta parcialmente correta, onde a idéia seja que a principal função da respiração tem haver com o transporte de oxigênio para as células, sem associar  o processo com  a liberação de energia a partir da combustão provocada pelo oxigênio (o que evidencia mais um erro conceitual das aulas de Biologia); outros (27,30%) indicaram a alternativa c, que traduz um conceito parcialmente correto, de que a principal função da respiração celular seja a liberação de CO2 ( gás carbônico). Apenas uma minoria (18,20%), assinalou a letra d, que representava o conceito correto, relacionando como principal função do processo de respiração celular, a liberação de energia química proveniente dos alimentos, comprovando o fato de que o aprendizado deste conceito, ainda não foi assimilado corretamente pelos alunos, durante as aulas de Biologia. Nenhum dos entrevistados indicou que a função da respiração fosse a de fornecer CO² (gás carbônico) para as células, o que prova que alguns parte do aprendizado sobre este processo foi assimilados, porém com alguns erros.
Na 5ª questão, que abordava uma relação entre os seres vivos e o movimento dos automóveis, pouco menos da metade (45,46%) dos alunos, indicaram a alternativa correta letra d, associando os seres vivos, com o movimento dos automóveis movidos a combustíveis fósseis ou biocombustíveis, conseqüentemente com os processos de fotossíntese e respiração celular, realizados por seres vivos que deram origem a estes combustíveis, responsáveis pelo fluxo de matéria e energia na Terra; outra parte dos alunos (36,36%) assinalou a alternativa a, parcialmente correta, associando o movimento dos automóveis movidos exclusivamente aos derivados de petróleo, devido à origem orgânica deste. Uma minoria destes alunos (18,18%) apontou à alternativa c, parcialmente correta, fez a associação de seres vivos com o movimento de automóveis somente quando estes eram movidos exclusivamente a biocombustíveis como o álcool, não indicando a presença dos combustíveis fósseis neste processo. E nenhum dos entrevistados citou que os seres vivos não estariam relacionados  a origem da energia que movimenta os automóveis, o que novamente vem confirmar que o aprendizado de tal tema foi realizado, no entanto com alguns erros conceituais.
Através da análise dos resultados aferidos na aplicação do questionário avaliativo proposto, foi possível detectar os seguintes aspectos em cada uma das questões propostas:

Na 1ª questão que se referia à formação dos combustíveis fósseis, foi possível identificar que a maioria dos alunos entrevistados apresentou conceitos apropriados sobre a origem orgânica dos combustíveis fósseis, conhecimentos que podem ter sido consolidados nas aulas de Biologia, através de diferentes conteúdos biológicos desenvolvidos, como por exemplo, dos processos de fossilização de seres vivos com o passar de tempo geológico; noções básicas sobre transferência de matéria e energia entre os seres vivos; ciclos biogeoquímicos e suas relações com os seres vivos; conforme consta na Proposta Curricular de Biologia do Estado de São Paulo (2008).

Os resultados das respostas para a 2ª questão confirmam que a origem orgânica dos combustíveis fósseis é de conhecimento da maioria dos estudantes concluintes do ensino Médio; mas os resultados apontam ainda, para um tipo de erro conceitual apresentado pelos alunos sobre a energia presente nestes, um destes erros é confirmado na opção de alternativa escolhida por alguns alunos de que essa energia, possa ter ligação com o núcleo da Terra.

Na 3ª questão ainda existem muitas dúvidas dos alunos sobre a verdadeira fonte de energia para os seres fotossintetizantes na síntese de compostos orgânicos relacionada com o processo de fotossíntese; pouco mais da metade dos alunos explicitou em suas respostas, acertadamente, a importância da energia luminosa do Sol para este processo; o que serve de indicador para uma mudança na prática de ensino sobre este tema.

A 4ª questão indicou que apenas uma minoria dos alunos entrevistados, relacionou como principal função do processo de respiração celular, a liberação de energia química proveniente dos alimentos, comprovando o fato de que o aprendizado deste processo, ainda não foi assimilado corretamente pelos alunos, durante as aulas de Biologia. A partir dos dados coletados, é possível identificar um erro no aprendizado do processo biológico da respiração celular; os alunos não compreendem que o CO² (gás carbônico) liberado na respiração é proveniente da combustão das moléculas orgânicas armazenadas, através da nutrição e que possuem energia química proveniente da síntese dos compostos orgânicos pela ação dos seres fotossintetizantes.

A concepção dos alunos sobre a relação entre os processos de respiração celular e a combustão ocorrida nos motores movidos a derivados de combustíveis fósseis e biocombustíveis, foi abordada na 5ª questão, através das respostas analisadas pode se fortalecer as indicações sugeridas na análise das questões anteriores, sobre a existência de erros no conhecimento dos alunos sobre a participação dos seres vivos nos fluxos de matéria e energia no planeta. Estes equívocos devem ser analisados e devem servir de ponto de partida para a reconstrução dos conhecimentos biológicos durante as aulas, junto ao Ensino Médio.

Canãl (2005) enfatiza que os obstáculos epistemológicos podem ser associados à ausência de conceitos relevantes na estrutura cognitiva dos alunos, o que impossibilita a incorporação significativa de novas informações. Um dos aspectos que influenciam nestes erros conceituais, vem do fato de os alunos não possuírem concepções prévias sobre uma grande parte dos temas desenvolvidos nas aulas de Biologia, decorrentes principalmente entre a distância da experiência pessoal e dos fenômenos biológicos. (GAGLIARDI at. al., 2006).

Os conceitos referentes à energia presente nos combustíveis fósseis devem ser apresentados para os alunos, de modo que favoreça o desenvolvimento do aprendizado contextualizado sobre fluxo de matéria e energia dos seres vivos, o que remete a elaboração de novas práticas pedagógicas que corrijam os erros apontados sobre determinados conceitos, principalmente sobre os processos de fotossíntese e respiração.

Com base nas discussões realizadas é sugerido aos professores de Biologia, que trabalhem com seqüencias didáticas diferenciadas, como por exemplo, uma sequência que introduza o tema: “Energia que mantém a vida”, com objetivo geral de definir a real origem da energia presente nas células vivas; para isto é necessária a utilização de diferentes metodologias que poderão ser aplicadas. Nas pesquisas realizadas para este estudo, foram identificadas diferentes fontes sobre este tipo de subsídios, nesta metodologia a proposta inicial seria a análise de materiais diversos sobre o assunto, uma das sugestões seria a seguinte sequência didática: Atividade 1- o trabalho com músicas, por exemplo: análise de trechos da música Luz do Sol, Caetano Veloso:”Que a folha traga e traduz. Em verde novo. Em folha, em graça, em vida, em força, em luz...” , neste caso sugere-se aos alunos que identifiquem o que significa o termo traga e traduz, e trava-se uma discussão inicial sobre o tema.

Na sequência, Atividade 2, pode-se trabalhar com trechos de reportagens diversas, uma sugestão seria a reportagem da Revista Superinteressante, nº 142, 1999, “Socorro, alguém desligou a luz”, pode-se sugerir aos alunos, depois de uma leitura e discussão sobre o texto, que construam uma história em quadrinhos, que ilustre a sequência de eventos que são definidas no texto, sobre o que aconteceria na Terra, com os seres vivos se a luz do Sol se apagasse.(antes do Sol apagar; morte dos herbívoros, morte dos carnívoros, resultado final, por exemplo). Estas duas atividades estão sugeridas no site do Centro de Referência Virtual do Professor, do Estado de Minas Gerais.

Na sequência, Atividade 3 pode-se utilizar vídeos que ilustrem como funciona a fotossíntese, como por exemplo: os três  vídeos do: “ howstuffworks, é legal saber”, sobre a fotossíntese e respiração celular, e outro sobre a origem orgânica do petróleo;  que podem ser encontrados no “Youtube” (links, presentes nas referências bibliográficas) e que possuem uma linguagem muito didática sobre os processos, sua importância e estruturas envolvidas e a relação destes processos com os combustíveis fósseis. Depois da apresentação dos vídeos pode-se sugerir que os alunos realizem uma dissertação sobre o tema: “Eu sou a energia presente do petróleo, quer saber de onde eu venho?”. Os resultados obtidos nesta sequência poderão ser aferidos observando-se a participação dos alunos em todas as etapas descritas, além da análise das produções dos alunos durante o desenvolvimento da sequência.

Outro exemplo de sequência didática proposta, pode abordar algumas das práticas já descritas acima, e complementá-la através da interpretação de um experimento simples sobre fotossíntese e respiração celular, como o proposto no Caderno do Aluno de Biologia- SEE/SP, reproduzindo-se um dos experimentos realizado por Joseph Priestley, no qual ele demonstrou que os vegetais verdes “restauram o ar viciado” pela combustão de uma vela; de tal forma que este ar, após sua restauração, era capaz de sustentar novamente a combustão ou permitir a respiração de um animal e das plantas. A seqüência descrita a seguir tem por objetivo: permitir que o aluno vivencie o método científico ao rever  uma clássica experiência realizada no século XVIII e com isso entender a relação entre os processos de fotossíntese e respiração celular. O aluno poderá aprender que as plantas utilizam o gás carbônico que está presente no ar e liberam o oxigênio. Cabe ressaltar que a planta não absorve apenas gás carbônico, mas também oxigênio para a respiração. Esta seqüência pode ser desenvolvida em dois momentos: No primeiro momento, o professor deverá fazer um debate sobre a temática que será abordada; na sequência realizar o 1º Experimento: utilizando 2 velas, 1 cúpula de vidro e uma chama deve-se acender duas velas e colocar a cúpula cobrindo uma delas totalmente, os alunos deverão então,  observar que a vela coberta apagava enquanto que a chama da outra vela permanecia acesa. Em seguida peça aos alunos que descrevam o que observaram.
Na sequência pode-se realizar o experimento descrito, ou apenas interpretar as imagens deste experimento, conforme a disponibilidade de recursos da escola, 2º Experimento: ainda utilizando a cúpula em que a vela queimou, levante-a com rapidez e feche por baixo com uma folha de papel, de forma a evitar a renovação do ar dentro dela. Aproxime essa cúpula com o ar “queimado” de outra vela que esteja acesa. Observe o que ocorre e peça para os alunos formularem explicações. Comentário: O resultado esperado desse procedimento é que a vela apague imediatamente em contato com a atmosfera do interior da cúpula onde a 1a vela havia queimado. Peça para os alunos compararem o 1º e o 2º experimento e que expliquem essa diferença. Conduza o debate desse resultado de forma que os argumentos reforçados possam sustentar a idéia de que o oxigênio de dentro da cúpula acabou e que por isso, quando a segunda vela foi coberta pela cúpula ela apagou imediatamente.
Num segundo momento, o professor poderá interpretar um experimento simples proposto por Joseph Priestley (proposto no Caderno do aluno de Biologia, Vol1, página 29), resumido a seguir. 1º Experimento narrado: este cientista fez uma experiência mantendo um camundongo preso em uma cúpula de vidro e verificou que ele morria mesmo com alimento disponível. . Peça aos alunos que criem uma hipótese para explicar o motivo da morte do rato.
Na continuação apresenta-se o 2º Experimento narrado: insere-se um vaso de planta numa cúpula  e depois de alguns dias verifica-se que a planta continua viva, e depois se coloca uma vela acesa junto dela,  cobrindo-se com a campânula , peça aos alunos que formulem hipóteses e façam uma comparação entre os resultados obtidos. Comentário: os alunos devem concluir que as plantas tem a capacidade de manter a vela acesa, fornecendo oxigênio para o ar.
Na seqüência analisa-se o 3º Experimento narrado: onde é descrito a segunda etapa do experimento de Priestley. Desta vez, ele colocou um camundongo na campânula juntamente com uma planta e observou que ele sobrevivia. Peça para que os alunos observem e escrevam o que acontece com a planta e o rato. Peça que eles,criem uma hipótese que explique o que observaram.Comentário: eles devem abordar a questão de que a planta e o rato sobrevivem, relacionando os processos de fotossíntese e respiração realizado pelos seres vivos.
Após a análise interpretativa dos experimentos de Priestley, é indicado que o professor aplique um roteiro de questões sobre tudo o que foi observado.

Conclusão

Estas questões que são abordadas durante as aulas de Biologia do Ensino Médio  requerem a inserção de novas práticas-pedagógicas, através de seqüências didáticas diversificadas, para atingir as diferentes possibilidades de desenvolvimento de competências e habilidades envolvidas na construção do conhecimento sobre o tema, por parte dos alunos. Tal necessidade pode ser comprovada através da Proposta Curricular de Biologia do Estado de São Paulo (2008), ”para garantir uma aprendizagem efetiva, é necessário desenvolver seqüências didáticas que tenham significado, de maneira a possibilitar ao aluno o contato com novas descobertas, as quais mantêm viva a vontade de saber, inerente ao ser humano”.

Segundo a Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional (1996), um dos objetivos básicos do Ensino Médio é a preparação para a inserção no mercado de trabalho, portanto é de responsabilidade de todas as disciplinas do currículo, inclui-se a Biologia, garantir subsídios para que os alunos possam efetivamente apropriar-se dos aprendizados adquiridos.

Neste sentido o trabalho com temas que favoreçam esta inserção, deve ser realizada efetivamente durante o processo de ensino-aprendizagem; como sinaliza este estudo. Os conceitos referentes à energia presente nos combustíveis fósseis podem favorecer o desenvolvimento do aprendizado contextualizado sobre fluxo de matéria e energia dos seres vivos, o que remete a elaboração de novas práticas pedagógicas que permitam o verdadeiro aprendizado da Biologia para a vida.

”A competência profissional consiste na busca de um amplo repertório de dispositivos e de seqüências na sua adaptação ou construção, bem como na identificação, com tanta perspicácia quanto possível, que eles mobilizam e ensinam”. (PERRENOUD, 2000. p.36). A necessidade de articulação entre as diferentes formas de identificar possíveis erros no aprendizado dos alunos do ensino médio é tarefa contínua dos profissionais da educação. Neste sentido, tal estudo vem colaborar indicando possíveis caminhos para o desenvolvimento satisfatório do aprendizado contextualizado na Biologia. O que requer uma nova prática-pedagógica com seqüências didáticas diversificadas para atingir as diferentes possibilidades de construção do conhecimento por parte dos alunos, favorecendo o desenvolvimento de habilidades múltiplas e competências sobre o tema.

È de fato necessário que outros estudos semelhantes ao desenvolvido neste trabalho, sobre diferentes conteúdos da Biologia, propostos no Currículo Estadual, sejam investigados de maneira a favorecer a construção de um novo modelo de Ensino, que seja direcionado ao verdadeiro aprendizado dos alunos, levando em consideração diferentes habilidades e competências, além de contemplar toda heterogeneidade de conhecimentos prévios que estes alunos possuem. A formação de cidadãos com competências diversificadas, nas diferentes esferas da sociedade só se fará construída com esforços conjuntos, somar as competências docentes e discentes resultará em resultados positivos na melhoria da qualidade do ensino.



Referências Bibliográficas

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BELL, J. Projeto de pesquisa: guia para pesquisadores iniciantes em educação, saúde e ciências sociais. 4. ed. Porto Alegre: Artmed. 2008. 224 p.

BRASIL. Lei de Diretrizes e Bases da Educação: Lei nº 9.394/96 – 24 de dez. 1996. Estabelece as diretrizes e bases da educação nacional. Brasília, 1998.

CADERNO do Aluno de Biologia, ensino médio, 2ª série, volume 1. 2011 - Coord. Maria Inês Fini. – São Paulo-SP. Secretaria Estadual de Educação de SP.

CAÑAL, P.L. (2005). La nutrición de las plantas: enseñanza y aprendizaje. España: Síntesis Educación.

CARDOSO, Luiz Cláudio. Petróleo do poço ao posto. Rio de Janeiro: Qualitymark, 2005.
DELORS, Jacques e EUFRAZIO, José Carlos. Educação: Um tesouros a descobrir. São Paulo. Cortez, 1998.

GAGLIARDI, M.; GIORDANO, E. e M. RECCHI (2006). Un sitio web para la aproximación fenomenológica de la enseñanza de la luz y la visión .Enseñanza de las Ciencias, 24, 1, 139-146.

 KAWASAKI, Clarice Sumi e BIZZO, Nélio. Fotossíntese – um tema para o Ensino de Ciências. Revista Química Nova na Escola, n. 12, nov 2000 (site da revista: http://sbqensino.foco.fae.ufmg.br/qnesc)

MARIA, Luiz Claudio de Santa.; AMORIM, Márcia C. Veiga; AGUIAR, Mônica R. Marques Palermo de; SANTOS, Zilma A. Mendonça Santos; CASTRO, Paula Salgado C. B. Gomes de; BALTHAZAR, Renata G. – Petróleo: um tema para o ensino de química – Qúimica Nova na Escola, nº15, maio 2002.

 MILANI, E. J. ; BRANDÃO, J. A. S. L.; ZALÁN, P. V. & GAMBOA, L. A. P. - Petróleo na margem continental brasileira: geologia, exploração, resultados e perspectivas - Brazilian Journal of Geophysics, Vol. 18(3), 2000.

PERRENOUD, Philippe. 10 Novas Competências para Ensinar; Porto Alegre: ARTMED, 2000.

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SILVA, Edna Lúcia da; MENEZES, Estera Muszkat. Metodologia da pesquisa e elaboração de dissertação/Edna- Florianópolis: Laboratório de Ensino a Distância da UFSC, 2001.
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Links diversos, utilizados na pesquisa.













Revista Superinteressante, nº 142, julho de 1999, Editora Abril, Brasil. http://super.abril.com.br/tecnologia/socorro-alguem-desligou-luz-437976.shtml

Links dos vídeos propostos:















Anexos
Anexo 1 – Modelo do Termo de Consentimento Livre e Esclarecido
TERMO DE CONSENTIMENTO LIVRE ESCLARECIDO
Essa pesquisa busca investigar “AS CONCEPÇÕES PRÉVIAS DOS ALUNOS DOS 3º ANOS DO ENSINO MÉDIO - A FONTE DE ENERGIA DOS COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS”. no curso de Biologia da “EE PRESIDENTE TANCREDO NEVES”.
Para isso, solicitamos sua contribuição como responsável pelo estudante _______________________________________________ permitindo que seja respondido UM QUESTIONÁRIO QUE SERÁ RESPONDIDO NA SALA DE AULA.
É importante esclarecer, também, que a participação na pesquisa não representa nenhuma vinculação com a avaliação de desempenho pessoal do aluno nem com a atribuição de notas para a matéria de Biologia.
Asseguramos o total sigilo da sua identidade e da identidade do estudante.
Como parte dos procedimentos éticos, é necessário que esse termo de consentimento livre e esclarecido seja assinado pelos participantes ou responsáveis, motivo pelo qual solicitamos sua assinatura, em caso de concordância. Agradecemos muito e antecipadamente sua atenção. Em caso de esclarecimentos, tratar com Professora CYNTHIA STELITA SCHALCH.
GUARUJÁ, 09 de AGOSTO de 2011.
______________________________________________________________
Assinatura do PARTICIPANTE OU
RESPONSÁVEL (Quando menor de idade)

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