INVESTIGANDO A FÍSICA DA FOTOSSÍNTESE: UMA ABORDAGEM UTILIZANDO O MÉTODO POE E ARDUINO

## INVESTIGANDO A FÍSICA DA FOTOSSÍNTESE: UMA ABORDAGEM UTILIZANDO O MÉTODO POE E ARDUINO

Thaiza A. Lancetti Piccinin 1 , Giovana Trevisan Nogueira 2

1 Universidade Federal de Juiz de fora, lancetti.thaiza@gmail.com

Palavras-chave : Ensino de Física; Interdisciplinaridade; Ensino por Investigação

## Resumo expandido

Nos últimos anos, o Ensino Médio no Brasil passou por uma reforma que instituiu novos parâmetros e diretrizes neste segmento da educação, elencados na nova Base Nacional Comum Curricular (BNCC) (BRASIL, 2018, p. 35). A nova BNCC, homologada pelo Conselho Nacional de Educação (CNE) em dezembro de 2017, é o documento que estabelece os principais conhecimentos, competências e habilidades que os estudantes devem desenvolver em cada etapa da Educação Básica. Dentre as várias mudanças trazidas pela BNCC, destacam-se o estímulo ao ensino multidisciplinar e ao uso de atividades experimentais e investigativas como forma de promover uma aprendizagem ativa e significativa por parte dos estudantes.

- O ensino por investigação mencionado na BNCC abrange um conjunto de abordagens pedagógicas, onde os estudantes são incentivados a se envolverem ativamente na construção do conhecimento científico, por meio da investigação de fenômenos e da formulação de questões científicas (BORGES, 2023). Ao invés de receberem informações prontas, os alunos são desafiados a explorar, experimentar, levantar hipóteses, coletar e analisar dados, e tirar conclusões a partir das evidências encontradas.

Entretanto, a implementação do ensino de Física no contexto do novo Ensino Médio pode enfrentar alguns desafios. Entre os problemas mais comuns, estão a falta de preparo dos professores para um ensino multidisciplinar e a falta de material didático que une a experimentação, o ensino por investigação e a multidisciplinaridade.

Para colaborar na superação dessas dificuldades, desenvolvemos um produto educacional que aborda a física da fotossíntese através de atividades investigativas experimentais. A fotossíntese é um processo presente no cotidiano dos estudantes e envolve aspectos das áreas da Física, Química e Biologia (BASSOLI, RIBEIRO, GEVEGY, 2014; CARVALHO, 2017). Alguns dos principais processos físicos que podem ser trabalhados dentro do estudo da fotossíntese estão a absorção de luz pela clorofila, o espectro de luz de fontes artificiais e

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naturais e a sua interação com plantas, a interação da luz com os elétrons da clorofila e a transferência de energia luminosa para energia térmica e química.

O aparato experimental associado a este produto educacional é composto de um recipiente plástico transparente e hermeticamente fechado, contendo em seu interior uma planta de porte pequeno e um sensor de dióxido de carbono (MQ135), ligado a um microprocessador Arduino. Este sistema permite a medida da redução da concentração de CO2 no ambiente em que a planta se encontra, quando esta é exposta à luz. Este aparato, associado a espectrômetros caseiros feitos com materiais de baixo custo (RICARDO, 2019), permite a investigação por parte dos estudantes da relação existente entre o espectro da luz incidente, a absorção da luz pela planta e a consequente absorção de CO2.

Para estudar a viabilidade deste sistema em sala de aula, em especial, a facilidade do manuseio pelos estudantes e o seu potencial de despertar interesse e discussões sobre o assunto, este aparato foi utilizado em uma sequência de 5 aulas ministradas para três turmas, com uma média de 33 alunos, do terceiro ano do Ensino Médio, de uma escola pública da cidade de Barbacena, em Minas Gerais. A escola não possui laboratório de Física, porém conta com televisões interativas em todas as salas e laboratório de informática. Todas as aulas foram gravadas no formato de áudio e vídeo.

As aulas foram planejadas usando a metodologia POE (Prever, Observar e Explicar), vertente do ensino por investigação que promove a participação ativa dos alunos no processo de aprendizagem através de atividades práticas de previsão, observação e explicação (SANTOS e SASAKI, 2015; BRASIL, 2018). A sequência foi estruturada para cinco aulas de 45 minutos cada, na seguinte forma:

Na aula 1, durante a fase de previsão, os alunos foram apresentados ao equipamento e convidados a formular hipóteses e previsões sobre o que esperar da concentração de CO2 no ambiente, quando a planta é iluminada pela luz solar e por luz originada de lâmpadas de diversos tipos, bem como a refletir quais seriam as lâmpadas mais eficientes para estimular o processo de fotossíntese.

Na aula 2, na fase da experimentação, os alunos iniciaram o experimento para observar a variação da concentração de CO2 no pote fechado, dependendo da fonte de luz. Como fonte de luz, os alunos utilizaram lâmpada fluorescente, a luz solar e lâmpadas monocromáticas nas cores verde e amarela. O sistema como um todo foi colocado dentro de uma caixa de papelão, para evitar a influência da luz ambiente da sala de aula no experimento. Para facilitar o acompanhamento dos dados, foi utilizada a televisão da sala para projetar a interface serial do Arduino, permitindo aos alunos acompanhar em tempo real os valores medidos da concentração de CO2. Os alunos também utilizaram espectrômetros caseiros montados por eles mesmos para observar o espectro de cada lâmpada utilizada.

As aulas 3, 4 e 5 foram utilizadas na fase da explicação. Na aula 3, os estudantes realizaram, no laboratório de informática, pesquisas sobre o processo de fotossíntese, para buscar informações que pudessem responder às questões surgidas durante o conflito entre as hipóteses e previsões da aula 1 e as observações realizadas na aula 2. Na aula 4, as discussões foram aprofundadas utilizando textos e vídeos sobre a natureza da luz trazidos pelo professor. Na aula 5, os estudantes elaboraram em grupo ou individualmente mapas conceituais representando as principais ideias e conceitos relacionados à fotossíntese e aos conceitos físicos envolvidos e trabalhados.

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Ao longo de todo o processo, observamos um grande engajamento dos estudantes. Durante a aula 1, surgiram várias previsões que foram posteriormente contrastadas com a observação do fenômeno, como, por exemplo, a ideia de que a lâmpada amarela é a mais eficiente pois ela 'imita o sol', ou se a luz verde é mais ou menos absorvida pela planta, porque a folha é verde.

Durante a fase de experimentação e após uma explicação pela professora regente, os alunos foram capazes de manipular o sistema sozinhos, do funcionamento do arduíno. Nesta etapa, surgiram, por parte dos alunos, iniciativas de trocar a planta usada no experimento, de soprar sobre o sensor e observar o aumento nas taxas de CO2, bem como colocar materiais translúcidos coloridos ao redor das lâmpadas brancas, para produzir luz de cores diferentes.

Na fase de explicação, os próprios alunos encontraram um trabalho descrevendo um estudo que compara o crescimento de uma determinada planta sobre a luz do sol com o crescimento em estufa com iluminação artificial azul e vermelha. Este estudo concluiu que, nas condições realizadas, a iluminação artificial com luz azul e vermelha mostrou-se melhor do que o uso da luz solar, contrariando uma das ideias iniciais de que a luz do sol é necessariamente a mais eficiente no processo da fotossíntese.

Acredita-se que esse produto tenha desempenhado um papel importante na construção do conhecimento dos estudantes, incentivando sua participação ativa no processo de aprendizagem. Além disso, permitiu a observação do comportamento dos alunos, inclusive que, em muitos casos, suas hipóteses iniciais não foram confirmadas durante o experimento. O entusiasmo dos estudantes em relação ao projeto foi notório, tanto que foi proposto inscrevê-lo em uma feira da cidade, bem como na feira de ciências da escola, com a inclusão de atividades vindas de com professores das disciplinas de literatura e geografia.

## Referências

BASSOLI, Fernanda; RIBEIRO, Fabiana; GEVEGY, Rafaella. Atividades práticas investigativas no ensino de ciências: trabalhando a fotossíntese. Ciência em Tela. v7, n1, 2014.

BORGES, Antônio Tarciso. Novos rumos para o laboratório escolar de Ciências . Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 19, n. 3, p. 291-313, dez. 2002.

BRASIL. Ministério da Educação. Base Nacional Comum Curricular . Brasília: Secretaria de Educação Básica. Brasília: MEC/SEB, 2017. p. 16; 345-352.

RICARDO, T. A . Aprendizagem baseada em projetos e feira de ciências: uma associação motivadora para o aprendizado de física moderna . Dissertação de Mestrado, Universidade Federal de Juiz de Fora, 2019.

SANTOS, R. J.; SASAKI, D. G. G. Uma metodologia de aprendizagem ativa para o ensino de mecânica em educação de jovens e adultos . Revista Brasileira de Ensino de Física, vol. 37, n.3, p. 1-9, 2015.

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