Guia do Professor
Vídeo
Os Curiosos - Física e
Tecnologia – Radioisótopos
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Guia do Professor – Vídeo – Os Curiosos - Física e Tecnologia - Radioisótopos - Versão 1.1
IBTF - Projeto Acessa Física - Atualizado em outubro de 2010
Projeto Financiado pelo MEC - Ministério da Educação e Cultura e pelo MCT - Ministério da Ciência e Tecnologia
- Esta obra está licenciada sob uma Licença Creative Commons - © 2010 – MEC e MCT
Ficha de Catalogação
Tema: Física e Tecnologia.
Tempo de duração do vídeo: aprox. 10 minutos.
Tempo sugerido/previsto para utilização do vídeo: 1 aula de 50 minutos.
Pré-requisitos:
Compreender fenômenos e processos que envolvam produção e uso
dos radioisótopos;
Evidenciar os benefícios dos radiofármacos para a saúde humana.
Objetivos da atividade:
Noções básicas de estrutura atômica;
Conhecimentos básicos de ação de campos elétricos e magnéticos
sobre partículas eletrizadas.
Introdução
Caro professor, este vídeo foi desenvolvido visando a discutir e problematizar,
com os alunos do ensino médio, o tema radioisótopos.
Infelizmente esse assunto é pouco explorado no ensino médio, porém sabemos
que os radioisótopos e radiofármacos estão presentes em muitas ocasiões de
nosso dia-a-dia, principalmente como recurso de diagnóstico e/ou terapia em
medicina.
Acreditamos que o vídeo é um excelente meio de comunicação integrador e
motivador para os alunos. Ele aproxima a sala de aula do cotidiano, das
linguagens de aprendizagem e comunicação da sociedade, assim como também
introduz novas questões no processo educacional.
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O começo dos estudos de radioatividade ocorreu quando, no ano de 1896, o
físico francês Antoine-Henri Becquerel (1852-1908) observou que um sal de
urânio possuía a capacidade de sensibilizar um filme fotográfico, mesmo quando
recoberto por uma fina lâmina de metal.
Logo em seguida, um ano depois, em 1897, a cientista polonesa Marie
Sklodowska Curie (1867-1934) provou que a intensidade da radiação é sempre
proporcional à quantidade do urânio empregado na amostra, concluindo que a
radioatividade era um fenômeno atômico.
Posteriormente, Rutherford demonstrou que a radiação emitida pelo Urânio era
composta de três radiações: raios beta, que eram de fato elétrons, raios alfa,
com muito maior massa e carregados positivamente, e raios gama, que são
constituídos por radiação eletromagnética de alta energia.
Marie Curie descobriu ainda outros materiais radioativos entre os quais o Tório
e o Polônio.
Observando em suas mãos os efeitos da radiação, Marie S. Curie foi uma das
primeiras a sugerir que os isótopos radioativos poderiam ser usados em terapia
do câncer e então passaram a ser denominados radiofármacos.
Marie Curie morreu em 1934, de leucemia, devido, seguramente, à exposição
maciça à radiações durante o seu trabalho.
Os trabalhos de pesquisa voltados à caracterização e aplicação dos isótopos
radioativos prosseguem até hoje. Entre as aplicações mais importantes está o
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seu uso em diagnóstico e terapia de muitas enfermidades. Estes isótopos são
chamados radiofármacos.
Mas o que são isótopos?
Se fosse possível observar diretamente a estrutura do núcleo dos átomos
veríamos que lá existem prótons e nêutrons. Os prótons têm carga positiva e os
nêutrons carga nula. Externamente ao núcleo ficam os elétrons negativos e, no
átomo neutro, existe o mesmo número de prótons no núcleo, esse número é
chamado Número Atômico. Como sabemos, as propriedades químicas dos
átomos são estabelecidas pelo número de elétrons do elemento neutro, isto é,
pelo respectivo Número Atômico Z. Isso é bem estabelecido porque são os
elétrons que fazem as ligações químicas.
Entretanto, o núcleo dos átomos pode conter um número variável de nêutrons e
assim o número total de prótons e nêutrons no núcleo é variável, isso confere
ao átomo algumas propriedades físicas importantes, inclusive sua Massa
Atômica, em geral fracionária, cujo valor depende da proporção relativa dos
seus isótopos. O número total de nêutrons e prótons do núcleo recebe o nome
de Número de Massa e é característico de cada isótopo do elemento de número
atômico Z.
A experiência mostra que nem todos os isótopos são igualmente estáveis. Os
mais instáveis tendem a sofrer reações nucleares, podendo, dessas reações,
resultar um de seus isótopos mais estáveis, ou mesmo conduzir à formação de
outro elemento.
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Observe acima o exemplo com os isótopos de carbono. O isótopo estável é o
carbono 12, os demais são muito instáveis e por essa razão tendem a
desaparecer ao longo do tempo, de acordo com a sua vida média, que é o
tempo necessário para que a amostra recém criada perca metade de sua
atividade nuclear.
No caso do isótopo carbono-14, sabe-se que sua quantidade em proporção com
o carbono-12, comum, é mantida constante no ar e, consequentemente, nos
seres vivos, por causa da respiração.
Mas quando um ser vivo morre, essa taxa deixa de ser constante, porque o
carbono-14 deixa de ser reposto pela respiração e é possível perceber sua
diminuição, causada pelo decaimento radioativo. Assim, como conhecemos a
meia-vida do carbono-14, que é de 5730 anos, pode-se saber a idade de um
fóssil animal ou vegetal medindo-se a proporção entre o carbono-14 e o
carbono-12, presentes na amostra. Esse sistema de datação é eficiente para
amostras de no máximo 50 mil anos, pois após esse tempo a quantidade
começa a ser pequena demais para uma datação precisa.
Embora todos os elementos possam apresentar isótopos radioativos, sabe-se
que em particular todos os elementos com número atômico maior que 82 são
radiativos, o que implica em que os mesmos existam em muito pequena
quantidade e alguns tenham sido sintetizados artificialmente através de reações
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nucleares planejadas para o seu estudo.
Os isótopos radioativos podem ser naturais ou sintéticos. Dizemos que são
naturais quando ocorrem espontaneamente na natureza e sintéticos quando são
produzidos através do bombardeio de amostras de um elemento com partículas
ou radiação de alta energia de modo a resultar uma transformação nuclear e,
consequentemente, o aparecimento de novos isótopos do mesmo elemento, ou
de outro, quando o núcleo do material irradiado muda o seu número de
prótons.
A irradiação pode ser feita com nêutrons usando-se para tanto um reator ou
elétrons ou pósitrons, quando se usa um cíclotron.
No vídeo, os curiosos fazem uma visita ao IPEN, onde têm oportunidade de,
acompanhados por cientistas, observar o reator de pesquisa e o cíclotron, dois
instrumentos onde são feitos os experimentos para produzir radioisótopos
artificialmente, tais como o Samário 153, que é utilizado como paliativo da dor
em metástase óssea e no tratamento de artrite, e o Iodo-131, utilizado na
terapia de câncer de tireóide e do hipertiroidismo. São informados, ainda, que
os radiofármacos tem que ser entregues aos hospitais em tempo hábil, porque
muitos tem vida média bastante curta. Dessa forma, o IPEN atende vários
hospitais, e essa é uma de suas ações de grande importância social.
Tomam, também, conhecimento das medidas de segurança que devem ser
observadas na produção e transporte dos radiofármacos, a fim de proteger os
trabalhadores e usuários dos efeitos de doses altas de radiação.
Acreditamos que o vídeo é um excelente meio de comunicação integrador e
motivador para os alunos. Ele aproxima a sala de aula do cotidiano, das
linguagens de aprendizagem e comunicação da sociedade, assim como também
introduz novas questões no processo educacional.
Dicas para utilização do vídeo
Os vídeos do projeto “Acessa Física” foram desenvolvidos com o objetivo de
problematizar situações físicas presentes no cotidiano dos alunos. Em cada
episódio, alguns jovens curiosos vivenciam situações inusitadas e curiosas,
instigadas inicialmente por um professor de Física.
Todas as mídias têm por objetivo serem um meio de comunicação integrador e
motivador para os alunos. No entanto, a maneira como você, professor, irá
utilizá-las pode variar.
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O vídeo pode ser motivador – Nesse caso, o professor poderá utilizá-lo antes da
discussão e explicação do tema do vídeo. As tramas podem ser utilizadas para
introduzir um novo assunto, já que objetivam despertar a curiosidade e
motivação para o tema a ser discutido.
Ou, o vídeo pode ser demonstrativo – Nesse caso deverá ser utilizado após a
discussão e explicação do tema do vídeo. O professor pode optar por abordar e
explicar a temática em questão antes de sua utilização, e assim a mídia ajudará
a mostrar e levantar novas questões referentes às explicações e discussões já
vividas em sala.
Há também a possibilidade do vídeo ser utilizado como suporte de ensino –
Nesse caso pode ser usado durante a explicação do professor, não antes ou
depois. As tramas podem ser utilizadas para responder questões, assim como
para levantar outras.
Todos os vídeos têm duração de aproximadamente 10 minutos, mas é
importante que o professor se prepare e planeje suas aulas da melhor maneira,
visando cumprir os objetivos específicos de ensino e levando em consideração o
tempo previsto para execução da atividade e discussão da temática.
É importante destacar também, que cada turma reage de uma maneira frente à
exibição dos vídeos. O guia do professor traz algumas sugestões de como
utilizar, e também se preparar, para a aplicação da peça. Além disso, dá
subsídios para questões prévias e desafios interessantes para que essa
atividade atenda o propósito para o qual você professor se planejou.
Leia atentamente o guia a seguir, assista ao vídeo proposto e boa atividade a
todos!
Sinopse
Essa atividade irá apresentar o tema Radiofármacos, que engloba a discussão
sobre isótopos, ocorrência natural, equipamentos para produção artificial e suas
aplicações em medicina, configurando o que chamamos de radiofármacos. A
discussão inicial é em torno de sua descoberta acidental por Beckerel e da
dificuldade em estabelecer sua natureza, que só foi definitivamente estabelecida
por Rutherford, o casal Pierre e Marie Curie. Sua utilização em Medicina foi logo
introduzida, dando origem a uma nova disciplina: a Medicina Nuclear, que
evoluiu não apenas no uso de radiofármacos, mas também de aceleradores de
partículas como eléctrons e pósitrons.
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Em seguida, as duas equipes de curiosos fazem uma visita ao Instituto de
Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN), situado no Campus da USP em São
Paulo, onde são levados a conhecer o Reator Nuclear de Pesquisa, onde são
produzidos isótopos por interação com nêutrons, e o ciclotron, onde os isótopos
são produzidos por reação nuclear com partículas eletricamente carregadas e
fortemente aceleradas.
Preparação
Antes da exibição do vídeo, sugerimos a você, professor, que:
Assista ao vídeo antes para conhecê-lo. É importante assistir atentamente ao
material. Atente-se para as questões e situações levantadas. Cheque a
qualidade da cópia e deixe a mídia preparada no ponto exato para a exibição.
Informe aos alunos somente aspectos gerais do vídeo (autor, duração, tema).
Não interprete, nem antecipe as questões que serão tratadas no vídeo, para
que ele não se torne mera demonstração de assunto já discutido. Deixe que
cada um possa fazer a sua leitura.
Sem antecipar as situações do vídeo, pode instigar os alunos a pensarem sobre
o tema da atividade com questionamentos, por exemplo:
O que é um acelerador de partículas?
Como o reator de nêutrons pode ser usado para produzir
radioisótopos?
O que são radiofármacos?
Quando se usa material radioativo?
Não se preocupe, nesse momento da atividade, em encontrar respostas
corretas e únicas, mas em despertar as dúvidas e questionamentos sobre os
conceitos que serão abordados e desenvolvidos no vídeo.
O professor pode optar também por somente informar aos alunos o assunto
abordado e pedir que eles apresentem ideias e hipóteses sobre aquilo a que irão
assistir. Essas informações podem ser anotadas coletivamente ou
individualmente pelos alunos em um exercício de reflexão sobre “o que eu sei”.
Nessa atividade, os alunos poderão escrever o que sabem sobre o tema a ser
abordado.
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Durante a atividade
Atente-se
posterior.
reagem à
esclarecer
para as cenas mais importantes e anote-as para uma discussão
É importante também observar as reações do grupo: como eles
exibição do vídeo. Se necessário, pause a exibição do vídeo para
e discutir a(s) passagem(s) que julgar interessante(s).
A seguir, serão apresentados de forma resumida, os conceitos, questões e
experimentos que aparecem no vídeo.
Equipe Azul
Na visita ao IPEN, nossos curiosos aprendem sobre o uso do Reator Nuclear na
utilização dos nêutrons para a produção de radioisótopos.
Na visita ao cíclotron são levados a conhecer um acelerador de partículas
carregadas, tais como elétrons e pósitrons, e como o bombardeio de uma
amostra com essas partículas aceleradas, altamente energéticas, pode provocar
reações nucleares e o aparecimento de novos isótopos. Em ambos os
ambientes, são alertados sobre as medidas de segurança que os operadores
devem obedecer, a fim de realizar os experimentos minimizando os riscos.
Depois da atividade
Depois da exibição do vídeo, o professor pode rever os diálogos mais
importantes ou que considerar de difícil compreensão. Se necessário, poderá
exibi-los uma segunda vez, chamando a atenção para determinados diálogos ou
situações.
É importante que o grupo (professor e alunos) desenvolva uma discussão sobre
o vídeo, destacando questões, dúvidas e comentários sobre a mídia.
Após a aula, pode-se também resgatar a dinâmica em que os alunos refletem e
escrevem inicialmente em uma folha sobre “o que aprenderam”. Eles
escreverão sobre algo novo que tenham aprendido com o vídeo. Podem ainda
trocar a folha com os colegas para incentivar discussões.
Durante as discussões, ou mesmo durante a apresentação do vídeo, outras
questões podem ser propostas. Seguem algumas sugestões:
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Questões
Sugestão de Resposta
O que são
isótopos?
Todos os
isótopos tem as
mesmas
propriedades?
Isótopos são átomos de um mesmo elemento com
números de massa diferentes.
Não, e o que os distingue, entre outras propriedades, é a
sua estabilidade. Alguns isótopos decaem muito
rapidamente para a forma do isótopo mais estável e
outros conseguem existir por mais tempo. Este é o
fenômeno da radioatividade.
É o tempo que leva para o radioisótopo decair até a
metade de sua radioatividade original.
O que é a vida
média de um
radioisótopo?
O que é um
radiofármaco?
Cite alguns
exemplos de
usos que temos
para os
isótopos
radioativos?
É um fármaco que contém radioisótopos associados a
outras substâncias.
A utilização de isótopos radioativos é muito ampla.
Seguem alguns exemplos:
Nos reatores de potência: Aproveitamento da grande
quantidade de energia na desintegração de isótopos
como o 235U.
Em datação de objetos arqueológicos usando 14C.
Uso Bélico: Bombas atômicas.
Em Medicina Nuclear: diagnóstico e terapia de tumores.
Em irradiadores de alimentos para aumentar a vida útil
de alimentos como frutas para exportação.
Avaliação
Avalie o efeito do segmento apresentado. Você pode perguntar aos seus alunos
o que eles aprenderam, se o vídeo lhes forneceu ideias claras, se ficaram
dúvidas ou, ainda, se eles gostariam de assistir a outros vídeos sobre a
temática.
Sugerimos, como possibilidade de avaliação, um momento em que os alunos
opinem e comentem a atividade. O professor pode solicitar aos alunos que
relatem o conteúdo em sala de aula, discutindo:
1. Como eles narrariam e resumiriam o vídeo e as discussões desenvolvidas em
sala de aula para os alunos que faltaram?
2. Que outras questões eles proporiam sobre o assunto trabalhado?
3. Pesquisas entre os alunos sobre as demais questões e informações
solicitadas, seguidas de apresentação e discussão das mesmas pelos
próprios alunos.
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Atividades complementares
Vídeo do projeto Acessa Física “Tópicos Atuais de Física Moderna” – Os
Curiosos - Experiência de Millikan – determinação da carga do elétron.
Vídeo do projeto Acessa Física “Tópicos Atuais de Física Moderna” – Os
Curiosos - Raios-X.
Software do projeto Acessa Física “Campo Elétrico” – Campo.
Para saber mais
Palavras-chave: Radioatividade, Radioisótopos, Medicina nuclear.
Links que abordam o assunto:
http://www.cnen.gov.br/ensino/apostilas/radio.pdf
Apostila Educativa – Radioatividade.
http://www.cnen.gov.br/ensino/apostilas/aplica.pdf
Apostila Educativa – Aplicações da Energia Nuclear.
http://www.cnen.gov.br/ensino/apostilas/energia.pdf
Apostila Educativa – Energia Nuclear.
http://www.cnen.gov.br/ensino/apostilas/historia.pdf
Apostila Educativa – História da Energia Nuclear.
http://www.cnen.gov.br/ensino/apostilas/PIC.pdf
Apostila Educativa – Programa de Integração CNEN.
http://www.cnen.gov.br/ensino/apostilas/rad_ion.pdf
Apostila Educativa – Radiações Inonizantes e a vida.
http://pt.wikipedia.org/wiki/Marie_Curie
Biografia de Marie Curie e discussão de seu trabalho em radioatividade.
https://www.ipen.br/sitio/
Site que dá uma visão ampla sobre as atividades do IPEN.
http://pt.wikipedia.org/wiki/Radioatividade
Dá uma visão abrangente sobre o fenômeno da radioatividade e suas
aplicações.
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Créditos
Projeto Acessa Física
Instituição Executora IBTF - Instituto Brasileiro de Educação e
Tecnologia de Formação a Distância
Parceiros CDCC - Centro de Divulgação Científica e
Cultural – USP
IEA - Instituto de Estudos Avançados - São
Carlos – USP
Concepção de Linguagem Cao Hamburger
Concepção e Revisão de Prof. Carlos Alfredo Argüello
Roteiros Prof. Dietrich Schiel
Prof. Yvonne Primerano Mascarenhas
Prof. Carolina Rodrigues de Souza
Prof. Paulo Roberto Mascarenhas
Prof. Márcio Leandro Rotondo
Prof. Naylor Ferreira de Oliveira
Prof. Ana Aleixo Diniz
Prof. Felipe Castilho de Souza
Prof. Herbert Alexandre João
Carolina Codá
Coordenador Pedagógico Hamilton Silva
Apresentação Professores – Márcio Miranda e Luis Nunes
Patrícia – Bruna P. dos Santos
Marina – Yasmim Karina Reis
Marcelo – Thomas Canton Miranda
Jana – Natália Belasalma
Edu – David Narciso
Jonathan – Renato Capella
Livia – Zoe Yasmine Miranda Sá Dall’igna
Luize – Ana Carolina Garbuio
Pietro - Bruno Garbuio
Iara – Letícia Ferreira
Maurício – Lauro De Paiva Pirolla
Fernanda – Nicole Santaella
Carol – Andressa Barbosa C. Gomes
Bruno – Lucas Matsukura
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Caio – Wesley Soalheiro de Souza
Pedro – Victor Casé de Souza Oliveira
Beto – Renato Augusto G. Rodrigues
Renata – Luiza Campos Martins
Felipe – Adans Paulo
Paulo – Rafael Augusto Montassier
Direção Glauco M. de Toledo
José Pinotti
Julio Peronti
Carlos Henrique Branco
Wagner Netto
Produção Danny Santos
José Pinotti
Paulo Mascarenhas
Taciana Previero
Wagner Netto
Roteiros Claudio Ferraraz Jr.
Francisco R. Belda
Glauco M. de Toledo
Luiz Salles
Renato Capella
Roger Mestriner
Direção de Fotografia Adriano S. Barbuto
Fabio Tashiro
Edição e Finalização Danny Santos
Elói Beltrami Doltrário
Fernando Rodrigues
Ivan M. Franco
Rodrigo Pio
Animação 3D André Fonseca Silva
Som Direto Wagner Netto
Adans Paulo
Sound Designer Alexey Rodrigo
Adans Paulo
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