Mídia Interativa para o Aprendizado de Biologia Celular
Aline Dartora1, Ruth Janice Guse Schadeck2, Márcia Helena Mendonça3,
Cláudio Aparecido da Silva 4, Manolo Lorenzet5, Thiago Broduk6
Universidade Federal do Paraná
1
Acadêmica do Programa de Bolsa de Iniciação do CNPq, Laboratório de
Pesquisa e Aprendizagem em Biologia Celular (LAVIPA), UFPR. E-mail:
[email protected]
2
Professor(a) Orientador(a) adjunto da Universidade Federal do Paraná, LAVIPA
- Departamento de Biologia Celular, UFPR. E-mail: [email protected]
3
Professor(a) associado da Universidade Federal do Paraná, LAVIPA Departamento de Biologia Celular, UFPR. E-mail: [email protected]
4
Desenhista projetista da empresa OWL Studio. Formado em Artes Visuais pela
EMBAP PR. E-mail: [email protected]
5
Especialista em Comunicação pelo CEFET-PR (Centro de Educação
Tecnológica do Paraná), graduado em Tecnólogo em Processamento de Dados
pela Escola Superior de Estudos e Empresariais e Informática – ESEEI. E-mail:
[email protected]
6
Coordenador de tecnologia e comunicação do LAVIPA – Departamento de
Bilogica Celular UFPR. Bolsista DTI-C CNPq. Bacharel em Comunicação Social:
Publicidade e Propaganda. E-mail: [email protected]
Modalidade: Comunicação Científica
Resumo: Um dos maiores desafios que o nosso país enfrenta é a educação,
especialmente considerando que estamos em uma era imersa em tecnologias de
informação e comunicação (TICs). A geração de alunos que percorrem nossas
escolas é a geração visualmente mais estimulada que já existiu (Beerman, 1996).
Neste cenário, incluir TICs ao ensino de ciências e biologia representa uma
estratégia de imenso valor pedagógico. Isso porque as representações mentais
sobre células e eventos celulares são construídas com base em imagens.
Portanto, vídeos e outros recursos visuais são poderosos recursos para
aprendizagem destes temas. No entanto, há uma enorme carência de material
didático para uso nos computadores escolares, incluindo os computadores da
rede do Programa Um Computador por Aluno (PROUCA) O presente trabalho
objetiva o desenvolvimento de uma mídia interativa que proporcione a
visualização de uma célula estática e animação de transporte através de
membrana. Os resultados obtidos foram uma reconstrução em 3D da célula
eucarionte animal, com suas principais estruturas uma vez que representação
mental da organização das células é facilidade pela posição das estruturas
celulares em diferentes profundidades no citoplasma. A estrutura finalizada nesta
etapa do trabalho foi a membrana plasmática com suas funções de transporte.
Foram abordados o transporte passivo através da difusão simples e difusão
facilitada, canais proteicos e o transporte ativo. Este artefato foi elaborado tendo
como base os conteúdos do ensino médio e será aplicado nas escolas parceiras
do projeto para avaliação de sua qualidade e eficiência.
Palavras-chaves: Aprendizado, Biologia, Célula.
Introdução
No cenário atual em que vivemos, as tecnologias de informação e
comunicação (TICs) fazem parte das atividades humanas diariamente.
Especialmente o processo de aprender teve de ser modificado devido aos novos
recursos tecnológicos. Estudos apontam para a maior eficiência na aprendizagem
de novos conteúdos através da utilização de métodos educacionais interativos
quando comparados aos métodos convencionais. Entretanto, no quadro atual
brasileiro, o processo de ensino-aprendizagem de ciências enfrenta sérios
problemas (Borges, 2002).
Analisando os estudos do PISA (Programa Internacional de Avaliação de
Estudantes) de 2006, observa-se que uma taxa maior que sessenta porcento dos
alunos do Brasil “não apresentam competência suficiente na área de Ciências
para lidar com as exigências e os desafios mais simples da vida cotidiana”
(Sangari, 2010). Em 2011, o Brasil ocupava a 88ª posição em educação em um
ranking de 128 países segundo, a Organização das Nações Unidas para a
Educação, a Ciência e a Cultura (UNESCO). (Agência Brasil, 2011 http://agenciabrasil.ebc.com.br/noticia/2011-03-01/paises-estao-longe-de-atingircompromissos-para-melhoria-da-educacao-avalia-unesco).
Dentro deste cenário as TICs podem ser recursos poderosos para
promover educação em ciências (Franco et al., 2007). Este projeto objetiva
construir ferramentas educacionais em TICs que auxiliem no ensino e na
aprendizagem em temas de biologia celular nas escolas públicas de nosso país.
Nesse estágio do trabalho focou-se na produção de imagens 3D de uma célula
eucariótica, assim como animações dos transportes realizados pela membrana
plasmática. Estes artefatos fazem parte de um projeto maior no qual se pretende
animar todas as funções celulares.
Materiais e Métodos
Princípio geral - A partir da imagem 3D de uma célula, o aluno poder clicar
em uma estrutura celular e entrar na animação interativa, na qual visualizará o
funcionamento dessa estrutura, retornar a imagem e visualizar as demais.
Edição das imagens - Para a edição de imagens utilizou-se o programa
Adobe Photoshop®. Partiu-se de formas 3D geométricas prontas fornecidas pelo
próprio programa, as quais foram editadas e trabalhadas para a criação de novas
estruturas a serem utilizadas na animação da membrana. Os recursos gráficos do
Adobe Photoshop® de maior importância no desenvolvimento deste projeto são a
construção de imagens tridimensionais, modelagem dessas imagens, ajustes de
cor, contraste e brilho, cortes, limpeza de imperfeições, transformações de
imagem e do seu tamanho, enfim, recursos que permitam a construção de uma
imagem de alta qualidade em termos de conteúdo, dimensão e atratividade.
Modelagem 3D - As etapas iniciais da modelagem 3D da célula eucarionte
e as principais estruturas foram realizadas utilizando os programas 3D MAX® e
Zbrush 4.2v®,. Na sequência , a fim de aumentar a precisão das formas ou por
motivo de didática, as imagens foram reeditadas utilizando o Adobe Photoshop.
Animações - Já para a criação de animações que tem foco na interação
com o usuário, o Adobe Flash Player foi tido como a melhor opção. O Adobe
Flash Player® disponibiliza técnicas de programação na linguagem (Action
Script), a qual possibilita a produção de animações interativas. Além disso, o
programa Flash, possibilita importação de imagens, manipulação de frames,
criação de símbolos, botões (auxiliado pela linguagem Action Script),
interpolações de movimento, inclusão de caixa de texto, legendas, de modo que
seja construído um produto de alta qualidade em termos de conteúdo, didática,
interação e atratividade, especificamente para serem elaboradas as animações da
célula eucariótica.
Resultados e Discussões
A célula 3D
A imagem da célula eucariótica
3D foi elaborada contendo as
seguintes
estruturas:
centríolos,
citoesqueleto, complexo de golgi,
lisossomos, membrana plasmática,
mitocôndrias,
núcleo,
retículo
endoplasmático
liso
e
retículo
endoplasmático
rugoso
e
peroxissomos. Veja um exemplo do
resultado final da criação da célula
eucariótica na Figura 1.
Figura 1 – Representação Célula Eucarionte
Fonte: Elaboração da autora, Curitiba, 2012.
Transporte através da membrana plasmática
Foram criadas as animações da difusão simples, da proteína carreadora,
dos canais e da bomba de sódio e potássio. Em cada animação realizada, ao
término da execução da animação o usuário pode repetir a mesma sem alteração
alguma ou pode selecionar a opção na qual a animação surge com textos
explicativos. Todo esse material compõe o produto final que pode ser acessado,
na forma de mídia interativa, pelos alunos diretamente de seus computadores
pessoais.
A seguir são descritas os
principais aspectos da mídia
interativa. A primeira estrutura
desenhada foi da membrana
representando
a
bicamada
fosfolipídica servindo de base para
todas as animações de transporte
(Figura 2). A partir de então
começou-se o desenvolvimento das
animações dos principais tipos de
transporte de membrana, sempre
seguindo o nível de aprofundamento
nos conteúdos de ensino médio.
Figura 2 - Representação Menu da Membrana
Plasmática
Fonte: Elaboração da autora, Curitiba, 2012.
Criou-se um menu principal da membrana plasmática que tem total
interação com o usuário, tornando possível o usuário visualizar as animações na
ordem em que desejar (Figura 2). Quando o usuário escolhe qualquer uma das
animações acima, é redirecionado para a interface da animação selecionada e ao
término da mesma pode vê-la novamente sem alteração alguma ou pode
redirecionar para a repetição da animação com textos explicativos. As figuras 3, 4
e 5 exemplificam algumas imagens da mídia interativa.
Figura 3 – Difusão simples
Fonte: Elaboração da autora, Curitiba, 2012.
A imagem 3 representa a difusão simples na qual as moléculas passam do
meio mais concentrado para o menos concentrado, sem o auxílio de proteínas.
Figura 4A
Figura 4C
Figura 4B
Figura 4D
Figura 4 – Proteína carreadora
Fonte: Elaboração da autora, Curitiba, 2012.
Na imagem 4 observa-se o transporte através da protéina carreadora. Na
figura 4A a molécula indicada tenta entrar no sítio de ligação mas não consegue
pois não é a molécula específica e sua conformação é diferente. Já na figura 4B
observamos as moléculas específicas encaixadas no sítio de ligação correto.
Seguindo para a imagem 4C após o encaixe ocorre a mudança de conformação
da proteína carreadora. Na próxima etapa (imagem 4D), a molécula específica
enfim é transportada para o meio intracelular.
Figura 5A
Figura 5C
Figura 5B
Figura 5D
Figura 5 – Transporte através de canais ligante dependente
Fonte: Elaboração da autora, Curitiba, 2012.
Na imagem 5 representamos o transporte através das proteínas-canal que
quando ativas por moléculas reguladoras permitem a passagem de moléculas ou
ións sem que haja ligação entre elas. Na figura 5A aparece a proteína com o
canal ligante dependente fechado (seta amarela) e o sítio de ligação vazio
(setavermelha). A próxima cena (figura 5B) as molécular específicas se ligam ao
sítio de ligação e neste instante ocorre a abertura do canal protéico (figura 4C).
Finalmente na imagem 4D os íons específicos são transportados pelo canal
aberto.
Figura 6A
Figura 6B
Figura 6C
Figura 6 – Representação Bomba de Sódio e Potássio
Fonte: Elaboração da autora, Curitiba, 2012.
A figura 6 representa os íons sódio (prisma) e potássio (cubo) que na
Bomba de Sódio e Potássio passam do meio menos concentrado para o mais
concentrado, havendo, portanto, gasto de ATP. Os íons sódio se encaixam no
sítio específico e com o auxílio do ATP é possível fazer o transporte para o outro
meio (imagem 6B). Já na imagem 6C são os íons potássio que se encaixam no
seu sítio de ligação para o transporte.
Assim como podemos ver na ilustração da difusão simples, esta animação
e todas as outras possuem uma breve explicação do que está acontecendo no
transporte, e simutaneamente o usuário tem a opção de um texto explicativo com
maiores informações, além de uma legenda para comprender as estruturas e
suas funções (figura 7).
Figura 8 – Representação Texto Difusão Simples – Mais informações
Fonte: Elaboração da autora, Curitiba, 2012.
(Figura 8 – Representação Texto Difusão Simples – Mais informações),
assim fica a critério do usuário escolher a alternativa que preferir.
Discussão
A complexa natureza molecular e microscópica das células sofre constante
mudança e demanda atualização permanente nas abordagens metodológicas
para o seu aprendizado (McClean et al, 2005; DiCarlio, 2006). Em contrapartida, a
quantidade de sites e revistas disponíveis on-line sobre a educação nas áreas
biológicas tem aumentado constantemente (DiCarlio, 2006). Diante disso, esperase que a quantidade de materiais produzidos supra a demanda de atualização
necessária. Inúmeras instituições ao redor do mundo, como a AAAS (American
Association for the Advancement of Science), incentivam a transformação do
ensino. A interatividade, como a aqui construída, propicia uma experiência na
qual o estudante é o centro, o principal agente do processo. Neste sentido, está
de acordo com os estudos que indicam a necessidade de passar de uma situação
de memorização para um aprendizado através de cursos dinâmicos centrado na
experiência do aluno (McClean et al., 2005).
Em uma animação interativa como a que foi produzida, quando o estudante
escolhe o caminho que quer seguir, a ordem na qual quer transitar e quantas
vezes quer rever as animações, passa a exercer o papel de agente ativo do seu
próprio processo de ensino-aprendizagem. Mesmo com o auxílio do professor, os
recursos didáticos devem dar apoio para que o aluno seja o seu próprio agente da
aprendizagem (Guerra, 2000).Deve-se ainda considerar que os aspectos
formativos são mais importantes do que os informativos, e que o avanço da
ciência e da tecnologia moldam esse novo e tipo de educação (Guerra, 2000).É
cada vez mais comum, nos mais variados níveis, os estudantes crescerem com
recursos visuais televisivos, vídeo games, Internet, redes sociais e telefones
celulares. Sabe-se que estas tecnologias participam da definição dos
desempenhos cognitivos ocasionando o aparecimento de novos estilos de
raciocínio e conhecimento humanos (Lévy, 1999). Simultaneamente
governamentais crescem a quantidade de tecnologia da informação que ganha
espaço no ambiente escolar através de variadas ferramentas tecnológicas
(Alavarce, 2007; Vovides et al., 2007). Portanto, é essencial a interação dos
alunos com um material didático virtual, que já é comprovado um artifício de
grande vantagem que usa a tecnologia aproximando aluno do conteúdo científico.
Pesquisas mostram que o uso de artefatos digitais de TIC que combinam
imagem, textos, animações, sons e outros recursos favorecem a aprendizagem
em Ciências (Beerman, 1996; McClean et al., 2005). Neste contexto, o artefato
construído, que explora o sentido da visão, tem um potencial enorme de contribuir
para a educação em biologia. Acresce-se a isso as características visuais da atual
geração de estudantes. Assim, a imagem 3D da célula eucarionte animal favorece
a construção das relações espaciais entre as organelas, de uma forma rápida e
com recursos que são mais atrativos aos estudantes de nossa época, quando
comparado com, imagens bidimensionais ou esboços. Estes últimos são também
importantes recursos cujo potencial pode ser ampliado com o uso concomitante
de imagens 3D.
Deve-se considerar que um grande desafio, especialmente nos países em
desenvolvimento, é retornar rapidamente a sociedade o conhecimento produzido
dentro
dos
muros
das
universidades,
(UNESCO
-
http://unesdoc.unesco.org/images/0013/001344/134422por.pdf). Neste sentido, a
criação deste artefato em um departamento que não está diretamente ligado a
área educacional, mostra que é isso é possível, pois o produto educacional
desenvolvido tem imediata aplicação nas escolas e na sociedade.
Conclusões e Considerações Finais
A partir do resultado final obtido foi possível concluir que as metodologias
utilizadas são eficientes para produzir os artefatos virtuais, e servirão de base
para a construção das demais funções celulares.
As avaliações prévias informais, com grupos de estudantes da UFPR
participantes do grupo de pesquisa indicam que este recurso visual propiciará
uma facilitação da aprendizagem sobre o transporte através de membranas.
O material produzido comprova que Universidade Pública mesmo nas
áreas que não estão ligadas diretamente a docência e formação de professores,
pode atuar diretamente na melhoria da qualidade de ensino dos níveis básicos em
nosso país.
Agradecimentos
Agradecemos a Manolo Lorenzet pelo suporte técnico inicial a este projeto
e ao CNPq pelo suporte financeiro.
Referências
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ensino do procedimento de medida de pressão arterial para utilização em
ambiente digital de aprendizagem: Dissertação (Mestrado em Enfermagem)Universidade de São Paulo. Escola de Enfermagem. São Paulo. 2007.
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FRANCO, J. F., FRANCO, N. F., CRUZ, S. R. R. D. e LOPES, R. D. D.
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