REFLEXÕES SOBRE UMA ATIVIDADE EXPERIMENTAL NO ENSINO MÉDIO ENVOLVENDO A FOTOSSÍNTESE E O COMPRIMENTO DE ONDA DA LUZ

## REFLEXÕES SOBRE UMA ATIVIDADE EXPERIMENTAL NO ENSINO MÉDIO ENVOLVENDO A FOTOSSÍNTESE E O COMPRIMENTO DE ONDA DA LUZ

Marcello Secco 1 , Ananda Sierra Gama 2 , Patrícia da Silva Santos 3

- 1 Centro Paula Souza/Ensino Médio/ETEC Martin Luther King, secco.marcello@gmail.com
- 2 Centro Paula Souza/Ensino Médio/ETEC Martin Luther King, ananda.gama@hotmail.com
- 3 Centro Paula Souza/Ensino Médio/ETEC Martin Luther King, srta.paaty@hotmail.com

## Resumo

Durante o último século tivemos mudanças significativas não apenas nos objetivos e métodos educacionais das Instituições de Ensino, mas também no perfil de discentes que ela passou a receber. Inicialmente, nesse artigo são abordadas rapidamente essas diferenças, enfatizando as mudanças educacionais na área das Ciências Experimentais. Na seqüência, é apresentada e descrita uma atividade interdisciplinar na área de física e biologia desenvolvida na ETEC Martin Luther King com as turmas dos 2ºs Anos do Ensino Médio nas aulas de PTC (Projeto Técnico Científico), durante o ano de 2010. Atividade essa, que teve como intuito desenvolver o espírito científico dos alunos, fazendo com que eles conhecessem e aplicassem o Método Científico no decorrer e na execução dessa atividade experimental. Por último são apresentados os resultados e as conclusões obtidas pelos alunos durante a execução desse experimento que consistia em observar, durante aproximadamente um mês, o processo de fotossíntese e o desenvolvimento de pés de feijão em sete cabines projetadas com cores de iluminações distintas.

Palavras-chave : Ensino, Fotossíntese, Espectro visível, Experimento.

## Introdução

Atualmente, vivemos numa sociedade que dispõem de recursos tecnológicos e equipamentos eletroeletrônicos que nos auxiliam em nossas funções e atividades diárias, trazendo conforto e praticidade a quem tem disponível esses recursos em seu cotidiano. Diante dessa nova realidade vêm chegando às salas de aula, os alunos nativos digitais , acostumados com a rapidez das notícias e o acesso fácil às 1 informações. Esses alunos levam seus atuais professores a uma reflexão de sua atual prática docente, onde aulas expositivas e tradicionais já não fazem mais sentido, por não motivar e não despertar o interesse desse novo perfil de estudante. De acordo com Pimenta (2001, p.97) diante dessas notórias mudanças se faz necessário a 'revisão dos temas clássicos da Didática (ensino, aprendizagem, finalidades do ensino, objetivos, conteúdos, métodos, avaliação)'. Ou seja, exigindo que o docente de hoje apresente uma nova metodologia e estratégia de ensinoaprendizagem coerente e condizente com essa nova realidade enfrentada.

No início do século XX tínhamos uma influência muito grande das propostas pedagógicas de J. F. Herbart (1776-1841) nas escolas brasileiras, que se baseava

na razão e não admitia distinção entre instrução e educação. Argumentando que quanto maior fosse a quantidade de idéias claras e verdadeiras na consciência, maior seria a probabilidade do educando apresentar uma boa conduta quando crescesse. Influenciando dessa forma o Ensino de Ciência Experimental da época, que era apresentado como algo pronto e acabado. As aulas eram expositivas, recheadas de informações e alguns relatos científicos. Não permitia ao aluno o desenvolvimento de sua criatividade ou espírito investigativo. Sua única função era fazer com que o aluno acumulasse e decorasse a maior quantidade possível de conhecimentos que eram transmitidos por seus educadores.

Com o passar do tempo, a Escola Tradicional foi alvo de muitas críticas por não acompanhar as transformações sociais e políticas. Decorrente disso, um novo modelo de escola foi surgindo, a partir de questionamentos da educação do ponto de vista social, político, econômico e pedagógico conforme idealizado pela chamada Escola Nova. O Precursor da Escola Nova foi Dewey (1953) que propõe que se leve em consideração o pensamento, antes ignorado pelo outro modelo educacional. Pois segundo Dewey, o desejo natural de todos os Homens é conhecer as coisas e as pessoas. Bastava por em prática um processo de ensino que aproveitasse esse desejo e consequentemente o ampliasse. Propondo algumas fases para os métodos de ensino, bem divergentes das praticas realizadas em outrora:

[...] colher os dados do problema, os elementos do fenômeno, observar e examinar em seguida os fatos para localizar, esclarecer a dificuldade e em seguida elaborar uma hipótese ou sugerir uma solução possível obtida pelo raciocínio e afinal procurar a confirmação da idéia elaborada, aplicando-a como uma chave a outras observações, a novas experiências (DEWEY, 1953, p.218-219).

Com essa proposta pedagógica o docente deve explorar nas aulas de Ciência Experimental a curiosidade, a investigação, o ato de observar, as dúvidas e incertezas. Propiciando o desenvolvimento de um raciocínio crítico, que leve o aluno a questionar e pensar em outras maneiras para solucionar um mesmo problema. Assim como é proposto pelos PCNs (1999) para que haja nas matérias de ciências o desenvolvimento de conhecimentos práticos e contextualizados que respondam as necessidades de vida contemporânea desse aluno. Além disso, esse conhecimento não deve ser tratado apenas como uma simples forma de transmissão de conceitos, ele deve fazer com que o aluno seja capaz de relacioná-lo com elementos do seu dia a dia. Pois, somente assim esses conceitos científicos passarão a ter um significado em sua vida. Cabendo ao professor a tarefa de ser o orientador e mediador desse processo para levar o aluno a pensar, lembrando de respeitar o tempo de cada um. Devendo também propiciar condições para que os alunos criem alguns links e façam a ligação entre o que ele aprendeu na escola, nos livros com o seu mundo repleto de experiências fora do ambiente escola.

A partir dessas reflexões, este artigo apresenta uma análise e resultados de um projeto interdisciplinar, entre a biologia e a física, desenvolvido por alunos dos 2ºs ano do Ensino Médio da ETEC Martin Luther King na disciplina de PTC (Projeto Técnico Científico) durante o ano de 2010. Projeto esse, que buscou estudar a influência do comprimento de onda da luz, no processo de fotossíntese e desenvolvimento de vegetais, por meio de uma plantação de feijão. Numa tentativa de trabalhar a ciência experimental de uma maneira diferenciada e instigante com esse novo perfil de aluno que gosta de desafios e apresenta boa disposição e grande interesse com envolvimento em projetos.

## Desenvolvimento

O projeto proposto aos alunos tinha como objetivo criar um cenário experimental para que eles pudessem estudar o desenvolvimento das plantas exposta aos diferentes tipos de espectros de cores de luz. Logo no início, por meio de uma aula expositiva, os alunos foram orientados sobre a importância e como executar as etapas do Método Científico. Na sequencia, eles realizaram uma pesquisa teórica sobre os principais aspectos, e a influência da luz no processo da fotossíntese . Pois em seguida, os alunos utilizaram e aplicaram essas informações 2 científicas adquiridas com as pesquisas e as etapas do Método Científico, ao construírem o seu próprio conhecimento baseando-se na pesquisa, observação, experimentação, análise dos dados obtidos, formulação de hipóteses e conclusão. Cujo o intuito do projeto era fazer com que os alunos compreendessem, de forma experimental, a necessidade de obtenção de luz por parte da planta, e que verificassem, em quais comprimentos de onda ocorre o auge ou declínio de seu desenvolvimento.

Para início das experiências, tentamos elaborar um ambiente compatível ao natural, permitindo assim simular o desenvolvimento vegetal e a captação de luz em diferentes comprimentos pelos pés de feijão. Num ciclo que simulasse o dia e a noite, já que o processo de fotossíntese ocorre em duas etapas, denominadas de fase clara e fase escura. Na primeira, também chamada de etapa fotoquímica, há energização dos elétrons através da luz solar, que permitirão a produção de ATP's, um depósito de energia. Essa energia armazenada será utilizada posteriormente na fotólise da água (quebra da molécula), sendo responsável pela liberação de gás oxigênio para a atmosfera. Já a fase escura, não precisa de luz para ocorrer, entretanto, não há limitações para ocorrer apenas na ausência dela. Acontece nos cloroplastos e utiliza a energia vinda da fase clara para reagir com o gás carbônico, obtendo glicose como produto da reação. Por meio da fotossíntese a planta consegue se desenvolver de forma autotrófica, ou seja, sem dependência de outros seres vivos.

Durante trinta e sete dias, estes pés de feijões foram observados por quatro salas do segundo ano do Ensino Médio, quase que diariamente, de segunda-feira a sexta-feira. Cada sala era responsável por 35 pés de feijões, que estavam divididos nas sete caixas de madeira (dimensionadas num cubo de 30cm de aresta) com iluminações distintas. Ficando, portanto, cada sala responsável por exatamente cinco mudas de feijões em cada uma das caixas. O procedimento experimental será detalhado e explicado melhor na sequencia.

Na 1ª ETAPA - Montando os ambientes; Foram montados sete ambientes com as seguintes iluminações e codificações em siglas : azul (BBB), verde (GGG), 3 vermelho (RRR), vermelho e verde (RGC), vermelho e azul (RBC), verde e azul (GBC), e por último vermelho, verde e azul (RGB).

Figura 01 Fotografia do esquema de iluminação da experiência. a) Caixa BBB; b) Caixa GBC; c) Caixa GGG; d) Caixa RBC; e) Caixa RGB; f) Caixa RGC; g) Caixa RRR.

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Para podermos simular esses ambientes, foi necessária a elaboração de circuitos eletrônicos, que atuassem como a luz do sol. Utilizaram-se diodos emissores de luz (LED's) para criar as cores já citadas, e um resistor dependente de luz (LDR). O LDR foi o responsável pela simulação da iluminação diária que a 4 planta recebe, e para isso, sua configuração foi feita para que a caixa fosse iluminada enquanto o circuito recebia luz solar, e ao anoitecer, a iluminação da caixa cessaria. Na tampa das caixas, ficaria na parte voltada para o interior o circuito de iluminação, e na face voltada para o exterior, teríamos o LDR, para captar a luz no decorrer do dia. Cada caixa continha três placas do circuito eletroeletrônico de iluminação, como ilustra a figura a seguir:

Figura 02 Leiaute do circuito eletroeletrônico construído para a experiência.

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Na 2ª ETAPA - Preparando o experimento; Para darmos início ao experimento, utilizamos copos plásticos (café), algodão e feijões. Para plantarmos os feijões, foi necessário apenas depositarmos algodão no fundo de cada copo, e umedecê-los, colocando os feijões por cima. Em cada caixa foram depositados cinco copos de cada sala, denominados basicamente pelo nome da cor e numeração, tendo ainda a denominação da turma a que pertenciam. Por exemplo, uma muda que tivesse a codificação (2C RBC 03) se referia ao terceiro pé de feijão da sala da segunda série C, que estava sob a iluminação das cores Vermelha e Azul.

Na 3ª ETAPA - Medições; Durante 37 dias seguidos ao fim da 2ª etapa, foram feitas medições e anotações referente a tudo que acontecia no experimento. As medições foram feitas com o auxílio de uma régua. Foram elaboradas planilhas de anotação para melhor organização e controle de medição, e deveria ser

especificado o tamanho de cada caule emergente da muda de feijão, se haviam folhas, fungos, e qualquer outra anormalidade que viesse a aparecer. O experimento se inicia com a plantação dos 140 grãos de feijão. Após o 23º dia de iniciado o experimento, foi necessário colocar terra nos feijões, pois se observou o aparecimento de fungos, índice baixo de crescimento e um leve início de deterioração das plantas. Depois desse processo, continuou-se normalmente com as medições, até a finalização do experimento.

Encerrada a execução da parte experimental, cada uma das quatro salas envolvidas nesse projeto analisou os dados obtidos e produziu um artigo científico, para relatar suas observações e conclusões a respeito dessa atividade realizada em equipe. Como cada grupo executor do Artigo Científico era composto por oito integrantes, e o mesmo foi feito fora da sala de aula, não é possível a distinção entre as ideias de cada integrante.

## Resultados Obtidos

Ao longo de 37 dias foi realizada a análise dos pés de feijão, distribuídos conforme os diferentes comprimentos de ondas. Logo após o 5º dia que a atividade experimental foi iniciada, notou-se o surgimento de fungos em alguns feijões, principalmente nas caixas com iluminação RGB e GBC. Quanto ao crescimento, nos 5 primeiros dias, verificou-se que as caixas RGC e RRR apresentaram ascensão excepcional dos feijões, crescendo em média 17cm nesse período, além do início do surgimento de folhas. No 13º dia, devido ao pequeno espaço e à constante movimentação de potes, observou-se a quebra de alguns caules (reduzindo a altura média dos brotos analisados) e perda de folhas. Nos dias seguintes, notou-se um aumento de tamanho considerável em alguns feijões, principalmente nas caixas RRR e RBC. Algumas folhas e alguns brotos começaram a apresentar anormalidades no caule (cor mais amarelada).

Com 20 dias de observação notou-se que a maioria dos caules tinham em média 22cm, sendo que nas caixas BBB e RBC, os feijões apresentaram anomalias (folhas murchas) e na caixa GGG três dos cinco feijões não apresentam caule. A caixa RRR apresentou redução no desenvolvimento das plantas (devido à manutenção incorreta dos potes), alem de anomalias no caule. No 23º dia, foi necessário o acréscimo de terra aos feijões, devido ao baixo crescimento dos mesmos. Já no 30º dia observou-se uma estagnação na altura dos feijões e verificou-se um maior crescimento de folhas. No 37º e último dia de medição, a maioria dos feijões apresentava fungos, consequentemente, a cor do algodão sofreu anomalias e a maioria das folhas, em todas as caixas, caíram, sendo que nenhum feijão apresentou vagem.

## Discussões levantadas pelos alunos e conclusões embasadas em Argumentos Científicos

Na sequência, serão apresentadas as análises feitas, em equipe, pelos estudantes com relação à atividade experimental e aos estudos efetuados. Para ilustrar alguns dos argumentos por eles encontrados, retiraram-se relatos da conclusão de apenas um dos artigos elaborados, devido à qualidade de ideias e argumentos utilizados, além da disponibilidade de duas integrantes para a construção do presente artigo. Estes trechos explicaram as situações-problemas

observadas e enfrentadas no experimento em questão, justificando assim, os resultados obtidos por meio de discussões em grupo:

Ao longo do trabalho experimental foi constatada a presença de fungos em alguns dos pés de feijões, e por pesquisas, concluímos que as prováveis causas seriam a temperatura do ambiente, o excesso de água e a umidade do ar. Os fungos causam anomalias nas folhas, conforme a seguinte citação do engenheiro agrônomo JUNIOR, Murillo: 'os fungos causam o desfolhamento e redução da área foliar da planta que realiza fotossíntese, além de atingirem hastes e folhas'. Segundo o engenheiro agrônomo UENO, Bernard: "a infecção das plantas (fungos) pode ocorrer (...), pelo manuseio, (...) ou por disseminação de esporos por corrente de ar". E isso explica o porquê de tantas ocorrências de fungos em nosso experimento, pois o transporte deles pelas caixas pode ter ocorrido no momento em que abríamos todas as caixas para realizar as medições, e os fungos de outras caixas lançaram seus poros, entrado em caixas diferentes ou então uma pessoa que realizou a medição de uma planta com fungo acabou transportando os poros pela sua mão ao realizar a medição numa planta sem fungo, infectando-a. Isto nos leva a crer que devido a essas inúmeras ocorrências de fungos no experimento, os pés de feijão não tiveram um bom desenvolvimento porque esta diminuição da área foliar também prejudicou o processo de alimentação da planta, enfraquecendo-a.

Após concluirmos os experimentos constatamos que os feijões que mais cresceram foram os das caixas: RRR (vermelho) e o RBC (vermelho e azul) o qual podemos confrontar com embasamento teórico, pois a intensidade máxima da absorção da luz pela clorofila é de 450 nm (nanômetros) na cor azul, e 700 nm na cor vermelha, assim a resposta à luz vermelha é maior do que à luz azul. Logo, os feijões que estiveram sobre a luz vermelha somente, se desenvolveram mais rápido, principalmente nas taxas de crescimento, porque esse comprimento de onda estimula através do pigmento fotossintetizante que o absorve os hormônios de crescimento apical, as auxinas, estimulando respostas ao alongamento do caule, florescimento e promove ainda a redução da espessura foliar. Já falando do RBC, representando a cor violeta teve um bom desempenho, pois é a junção destas duas cores e de seus efeitos sobre as plantas. A germinação foi mais rápida, porém seu crescimento foi mais lento comparado ao vermelho apenas, porque a intensidade em que esse comprimento de onda foi aplicado reduziu pela metade, sendo substituído pela luz azul. Entretanto, a energia proveniente da luz azul, já no final do experimento tornou a planta grande e forte.

Já o feijão que estava sobre a luz BBB (azul), não teve um bom desenvolvimento referente ao crescimento, e isso se deu devido à falta de auxinas presentes na luz vermelha. O que causou um crescimento mais lateral, ou seja, uma curva quando o caule chegou ao pico. No caso da caixa RGB, houve crescimento normal em primeira instância, porém no decorrer do experimento ocorreu excesso de fungos e anormalidade no crescimento das folhas. Com estímulo hormonal por influência das cores vermelha e azul. Já no caso da caixa RGC, observou-se um excelente crescimento durante todas as semanas, somente apresentando pequenas anormalidades em alguns feijões. A influência da auxina nos feijões gerou o crescimento do caule e das folhas. Com relação à caixa GBC, por sua vez, apresentou grande quantidade de fungos desde o início do experimento, devido à ausência de hormônios estimulantes do crescimento no processo. Além disso, devido ao baixo índice de desenvolvimento, verificou-se intensa quebra de caules e

desprendimento de folhas nos feijões, cujos pequenos comprimentos de onda não intensificaram o amadurecimento dos componentes vegetais.

Na caixa GGG (verde), o resultado surpreendeu a todos, pois segundo a teoria, estes feijões nem deveriam nascer, porque a clorofila é um pigmento verde que reflete o comprimento de onda desta cor, e não absorve sua energia, porém na experiência ocorreu o contrário. O grupo chegou a algumas considerações, sendo a primeira delas, a pequena exposição solar dos feijões na hora da medição e da manutenção dos circuitos, pois mesmo sendo pouco, ele absorvia comprimentos de onda da luz solar no período em que ela está mais forte (por volta das 12h). A segunda hipótese formulada diz que a planta nasceria, porém com a falta de energia morreria, pois a planta não refletiria toda a luz verde e absorveria algo, e juntamente com os cotilédones do feijão (reserva de nutrientes), faria eles crescerem e depois de algum tempo morreriam e o grupo concordou que no fim do experimento, estes feijões estavam mais fracos e talvez eles estivessem morrendo, porém o prazo de observação acabou e a morte deles não foi observada.

Referente aos dados e às medições realizadas pela sala, alguns dados ficaram vagos e sem especificações, o que dificultou muito o processo de análise. Levamos em consideração também o fato de caules e folhas estarem danificados devido ao manuseio incorreto dos brotos. Este trabalho buscou justificar os fatores que influenciam o processo de fotossíntese, focando na iluminação das plantas, e com ele, concluiu-se que a teoria nem sempre acontece por inteiro na prática, porém neste experimento, a maior parte foi positiva.

## Conclusão

Para a realização do projeto, inicialmente foi necessário que os alunos compreendessem a proposta pedagógica do trabalho, que tinha como intenção trabalhar o espírito científico deles, além de estimular e incentivar as tarefas em grupo. Por meio dessa atividade experimental e interdisciplinar eles deveriam aplicar todas as etapas do Método Científico para comprovarem ou contrariarem uma determinada teoria científica. Os estudantes iniciaram os procedimentos para analisar os resultados experimentais observados, juntamente com as teorias pesquisadas, além de esquadrinhar explicações para fatos surpreendentes e não esperados. Essa atividade em questão se justifica pelo (PCN, 1999), que orienta o desenvolvimento de projetos diferenciados, ilustrado em: 'O aprendizado não deve ser centrado na interação individual de alunos com materiais instrucionais, nem se resumir à exposição de alunos ao discurso professoral, mas se realizar pela participação ativa de cada um e do coletivo educacional numa prática de elaboração cultural.'

Além disso, foi exigida muita responsabilidade dos alunos, com relação aos resultados do experimento , em vista que o trabalho era em equipe e envolvia outros grupos de outras classes, era necessária responsabilidade mútua para que ninguém prejudicasse ou danificasse o trabalho dos outros (já que pequenas alterações nas medições das mudas poderiam impactar negativamente em todo o processo experimental). 'É na proposta de condução de cada disciplina e no tratamento interdisciplinar de diversos temas que esse caráter ativo e coletivo do aprendizado afirmar-se-á.' (PCN, 1999).

Durante o desenvolvimento dessa atividade, alguns alunos apontaram desconforto ao se depararem com um resultado que não era compatível com o

conhecimento teórico que eles haviam pesquisado, como o desenvolvimento de pés de feijão na caixa com a iluminação toda verde. Apesar de, inicialmente, todos terem apresentado um sentimento de frustração e preocupação, relataram sua satisfação ao encontrar informações e pensarem numa série de explicações para justificar o fenômeno observado. Assim como argumentado por (PRAIA, 2002) os alunos precisam ser preparados por seus professores para terem um bom conhecimento teórico e espírito crítico, para interagirem adequadamente com os pensamentos divergentes e com o fato de descobrirem algo que não era esperado. Cujas observações inusitadas, não invalidam e nem são menos corretas do ponto de vista do processo científico. Observamos que os alunos envolvidos nesse projeto foram bem criativos ao contornarem esse obstáculo, que contrariava a teoria pesquisada e utilizaram bons argumentos científicos como mostrado na secção anterior, para justificar a divergência entre o resultado teórico e experimental. Outro fato observado foi que os alunos também ficaram satisfeitos ao conseguirem com êxito lidar com os imprevistos e irregularidades, como o surgimento de fungos e anormalidades nos feijões, o que disseram ter estimulado a capacidade deles em solucionar problemas, sendo uma das soluções apresentadas por eles foi o acréscimo de terra nos potes para prolongar o desenvolvimento dos brotos.

Nenhuma observação experimental é neutra, já que em muitos casos, o cientista analisa os fenômenos focando em determinados acontecimentos que possam vir a comprovar ou contrariar um conhecimento científico. Entretanto, o projeto aqui relatado, não tinha como intuito reformular alguma teoria científica já existente, mas sim, partindo de um indutivismo ingênuo realizar uma investigação que aplicasse as etapas da metodologia de pesquisa, tendo como pressuposto as teorias já existentes (não podendo qualificar como hipótese, pois essas teorias já foram demonstradas em outrora). Deste modo, foi possível que os alunos pudessem interagir com o experimento, além de se dedicarem às pesquisas e executarem com grande eficiência as etapas do método científico, visando a reprodução dos resultados teoricamente esperados. Porém, diante do desfecho do experimento os alunos tiveram que trabalhar com os imprevistos e entenderam que o objetivo nem sempre é comprovar uma teoria científica, mas ser capaz de explicar as possíveis evidências que possam vir a contrariá-las.

## Referências

BRASIL. Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio . Área Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias. Brasília: MEC/ Semtec, 1999.

DEWEY, John. Como pensamos . 2. ed. São Paulo: Companhia Editora Nacional, 1953.

GOUDART, Izabel. Nativos Digitais e Linguagem Hipermídia . Disponível em &lt;http://www.abciber.com.br/simposio2009/trabalhos/anais/pdf/artigos/4\_educacao/ei xo4\_art14.pdf &gt;. Acesso em 20/07/2012.

PIMENTA, Selma Garrido. A pesquisa em didática - 1996 a 1999. In: CANDAU, Vera Maria (Org). Didática, currículo e saberes escolares. 2. ed. Rio de Janeiro: DP&amp;A, 2001.

PRAIA, João et al. A hipótese e a experiência em educação científica em educação: contributos para uma reorientação epistemológica . Ciência &amp; Educação, v.8, n.2, 2002. p.253-262.