Midia Interativa Para o Aprendizado de Biologia Celular

Mdia Interativa para o Aprendizado de Biologia Celular

Aline Dartora1, Ruth Janice Guse Schadeck2, Mrcia Helena Mendona3, Cludio Aparecido da Silva 4, Manolo Lorenzet5, Thiago Broduk6

Universidade Federal do Paran

1 Acadmica do Programa de Bolsa de Iniciao do CNPq, Laboratrio de Pesquisa e Aprendizagem em Biologia Celular (LAVIPA), UFPR. E-mail: [email protected]

2 Professor(a) Orientador(a) adjunto da Universidade Federal do Paran, LAVIPA - Departamento de Biologia Celular, UFPR. E-mail: [email protected]

3 Professor(a) associado da Universidade Federal do Paran, 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 Comunicao pelo CEFET-PR (Centro de Educao Tecnolgica do Paran), graduado em Tecnlogo em Processamento de Dados pela Escola Superior de Estudos e Empresariais e Informtica ESEEI. E-mail: [email protected] 6 Coordenador de tecnologia e comunicao do LAVIPA Departamento de Bilogica Celular UFPR. Bolsista DTI-C CNPq. Bacharel em Comunicao Social: Publicidade e Propaganda. E-mail: [email protected]

Modalidade: Comunicao Cientfica

Resumo: Um dos maiores desafios que o nosso pas enfrenta a educao, especialmente considerando que estamos em uma era imersa em tecnologias de informao e comunicao (TICs). A gerao de alunos que percorrem nossas escolas a gerao visualmente mais estimulada que j existiu (Beerman, 1996). Neste cenrio, incluir TICs ao ensino de cincias e biologia representa uma estratgia de imenso valor pedaggico. Isso porque as representaes mentais sobre clulas e eventos celulares so construdas com base em imagens. Portanto, vdeos e outros recursos visuais so poderosos recursos para aprendizagem destes temas. No entanto, h uma enorme carncia de material didtico 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 mdia interativa que proporcione a visualizao de uma clula esttica e animao de transporte atravs de membrana. Os resultados obtidos foram uma reconstruo em 3D da clula eucarionte animal, com suas principais estruturas uma vez que representao

mental da organizao das clulas facilidade pela posio das estruturas celulares em diferentes profundidades no citoplasma. A estrutura finalizada nesta etapa do trabalho foi a membrana plasmtica com suas funes de transporte. Foram abordados o transporte passivo atravs da difuso simples e difuso facilitada, canais proteicos e o transporte ativo. Este artefato foi elaborado tendo como base os contedos do ensino mdio e ser aplicado nas escolas parceiras do projeto para avaliao de sua qualidade e eficincia.

Palavras-chaves: Aprendizado, Biologia, Clula.

Introduo

No cenrio atual em que vivemos, as tecnologias de informao e comunicao (TICs) fazem parte das atividades humanas diariamente. Especialmente o processo de aprender teve de ser modificado devido aos novos recursos tecnolgicos. Estudos apontam para a maior eficincia na aprendizagem de novos contedos atravs da utilizao de mtodos educacionais interativos quando comparados aos mtodos convencionais. Entretanto, no quadro atual brasileiro, o processo de ensino-aprendizagem de cincias enfrenta srios problemas (Borges, 2002).

Analisando os estudos do PISA (Programa Internacional de Avaliao de Estudantes) de 2006, observa-se que uma taxa maior que sessenta porcento dos alunos do Brasil no apresentam competncia suficiente na rea de Cincias para lidar com as exigncias e os desafios mais simples da vida cotidiana (Sangari, 2010). Em 2011, o Brasil ocupava a 88 posio em educao em um ranking de 128 pases segundo, a Organizao das Naes Unidas para a Educao, a Cincia e a Cultura (UNESCO). (Agncia Brasil, 2011 - http://agenciabrasil.ebc.com.br/noticia/2011-03-01/paises-estao-longe-de-atingir-compromissos-para-melhoria-da-educacao-avalia-unesco).

Dentro deste cenrio as TICs podem ser recursos poderosos para promover educao em cincias (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 pblicas de nosso pas. Nesse estgio do trabalho focou-se na produo de imagens 3D de uma clula eucaritica, assim como animaes dos transportes realizados pela membrana plasmtica. Estes artefatos fazem parte de um projeto maior no qual se pretende animar todas as funes celulares. Materiais e Mtodos

Princpio geral - A partir da imagem 3D de uma clula, o aluno poder clicar em uma estrutura celular e entrar na animao interativa, na qual visualizar o funcionamento dessa estrutura, retornar a imagem e visualizar as demais.

Edio das imagens - Para a edio de imagens utilizou-se o programa Adobe Photoshop. Partiu-se de formas 3D geomtricas prontas fornecidas pelo prprio programa, as quais foram editadas e trabalhadas para a criao de novas

Figura 1 Representao Clula Eucarionte

Fonte: Elaborao da autora, Curitiba, 2012.

estruturas a serem utilizadas na animao da membrana. Os recursos grficos do Adobe Photoshop de maior importncia no desenvolvimento deste projeto so a construo de imagens tridimensionais, modelagem dessas imagens, ajustes de cor, contraste e brilho, cortes, limpeza de imperfeies, transformaes de imagem e do seu tamanho, enfim, recursos que permitam a construo de uma imagem de alta qualidade em termos de contedo, dimenso e atratividade.

Modelagem 3D - As etapas iniciais da modelagem 3D da clula eucarionte e as principais estruturas foram realizadas utilizando os programas 3D MAX e Zbrush 4.2v,. Na sequncia , a fim de aumentar a preciso das formas ou por motivo de didtica, as imagens foram reeditadas utilizando o Adobe Photoshop.

Animaes - J para a criao de animaes que tem foco na interao com o usurio, o Adobe Flash Player foi tido como a melhor opo. O Adobe Flash Player disponibiliza tcnicas de programao na linguagem (Action Script), a qual possibilita a produo de animaes interativas. Alm disso, o programa Flash, possibilita importao de imagens, manipulao de frames, criao de smbolos, botes (auxiliado pela linguagem Action Script), interpolaes de movimento, incluso de caixa de texto, legendas, de modo que seja construdo um produto de alta qualidade em termos de contedo, didtica, interao e atratividade, especificamente para serem elaboradas as animaes da clula eucaritica.

Resultados e Discusses A clula 3D

A imagem da clula eucaritica 3D foi elaborada contendo as seguintes estruturas: centrolos, citoesqueleto, complexo de golgi, lisossomos, membrana plasmtica, mitocndrias, ncleo, retculo endoplasmtico liso e retculo endoplasmtico rugoso e peroxissomos. Veja um exemplo do resultado final da criao da clula eucaritica na Figura 1.

Figura 3 Difuso simples


Figura 2 - Representao Menu da Membrana Plasmtica


Transporte atravs da membrana plasmtica

Foram criadas as animaes da difuso simples, da protena carreadora, dos canais e da bomba de sdio e potssio. Em cada animao realizada, ao trmino da execuo da animao o usurio pode repetir a mesma sem alterao alguma ou pode selecionar a opo na qual a animao surge com textos explicativos. Todo esse material compe o produto final que pode ser acessado, na forma de mdia interativa, pelos alunos diretamente de seus computadores pessoais.

A seguir so descritas os principais aspectos da mdia interativa. A primeira estrutura desenhada foi da membrana representando a bicamada fosfolipdica servindo de base para todas as animaes de transporte (Figura 2). A partir de ento comeou-se o desenvolvimento das animaes dos principais tipos de transporte de membrana, sempre seguindo o nvel de aprofundamento nos contedos de ensino mdio.

Criou-se um menu principal da membrana plasmtica que tem total interao com o usurio, tornando possvel o usurio visualizar as animaes na ordem em que desejar (Figura 2). Quando o usurio escolhe qualquer uma das animaes acima, redirecionado para a interface da animao selecionada e ao trmino da mesma pode v-la novamente sem alterao alguma ou pode redirecionar para a repetio da animao com textos explicativos. As figuras 3, 4 e 5 exemplificam algumas imagens da mdia interativa.

A imagem 3 representa a difuso simples na qual as molculas passam do meio mais concentrado para o menos concentrado, sem o auxlio de protenas.

Figura 4 Protena carreadora


Figura 5 Transporte atravs de canais ligante dependente


Na imagem 4 observa-se o transporte atravs da protina carreadora. Na figura 4A a molcula indicada tenta entrar no stio de ligao mas no consegue pois no a molcula especfica e sua conformao diferente. J na figura 4B observamos as molculas especficas encaixadas no stio de ligao correto. Seguindo para a imagem 4C aps o encaixe ocorre a mudana de conformao da protena carreadora. Na prxima etapa (imagem 4D), a molcula especfica enfim transportada para o meio intracelular.

Na imagem 5 representamos o transporte atravs das protenas-canal que

quando ativas por molculas reguladoras permitem a passagem de molculas ou

Figura 4A Figura 4B

Figura 4C Figura 4D

Figura 5A Figura 5B

Figura 5C Figura 5D

Figura 8 Representao Texto Difuso Simples Mais informaes


ins sem que haja ligao entre elas. Na figura 5A aparece a protena com o canal ligante dependente fechado (seta amarela) e o stio de ligao vazio (setavermelha). A prxima cena (figura 5B) as molcular especficas se ligam ao stio de ligao e neste instante ocorre a abertura do canal protico (figura 4C). Finalmente na imagem 4D os ons especficos so transportados pelo canal aberto.

A figura 6 representa os ons sdio (prisma) e potssio (cubo) que na

Bomba de Sdio e Potssio passam do meio menos concentrado para o mais concentrado, havendo, portanto, gasto de ATP. Os ons sdio se encaixam no stio especfico e com o auxlio do ATP possvel fazer o transporte para o outro meio (imagem 6B). J na imagem 6C so os ons potssio que se encaixam no seu stio de ligao para o transporte.

Assim como podemos ver na ilustrao da difuso simples, esta animao e todas as outras possuem uma breve explicao do que est acontecendo no transporte, e simutaneamente o usurio tem a opo de um texto explicativo com maiores informaes, alm de uma legenda para comprender as estruturas e suas funes (figura 7).

(Figura 8 Representao Texto Difuso Simples Mais informaes),

assim fica a critrio do usurio escolher a alternativa que preferir.

Figura 6 Representao Bomba de Sdio e Potssio


Figura 6A Figura 6B Figura 6C

Discusso A complexa natureza molecular e microscpica das clulas sofre constante

mudana e demanda atualizao permanente nas abordagens metodolgicas para o seu aprendizado (McClean et al, 2005; DiCarlio, 2006). Em contrapartida, a quantidade de sites e revistas disponveis on-line sobre a educao nas reas biolgicas tem aumentado constantemente (DiCarlio, 2006). Diante disso, espera-se que a quantidade de materiais produzidos supra a demanda de atualizao necessria. Inmeras instituies ao redor do mundo, como a AAAS (American Association for the Advancement of Science), incentivam a transformao do ensino. A interatividade, como a aqui construda, propicia uma experincia na qual o estudante o centro, o principal agente do processo. Neste sentido, est de acordo com os estudos que indicam a necessidade de passar de uma situao de memorizao para um aprendizado atravs de cursos dinmicos centrado na experincia do aluno (McClean et al., 2005).

Em uma animao 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 animaes, passa a exercer o papel de agente ativo do seu prprio processo de ensino-aprendizagem. Mesmo com o auxlio do professor, os recursos didticos devem dar apoio para que o aluno seja o seu prprio agente da aprendizagem (Guerra, 2000).Deve-se ainda considerar que os aspectos formativos so mais importantes do que os informativos, e que o avano da cincia e da tecnologia moldam esse novo e tipo de educao (Guerra, 2000). cada vez mais comum, nos mais variados nveis, os estudantes crescerem com recursos visuais televisivos, vdeo games, Internet, redes sociais e telefones celulares. Sabe-se que estas tecnologias participam da definio dos desempenhos cognitivos ocasionando o aparecimento de novos estilos de raciocnio e conhecimento humanos (Lvy, 1999). Simultaneamente governamentais crescem a quantidade de tecnologia da informao que ganha espao no ambiente escolar atravs de variadas ferramentas tecnolgicas (Alavarce, 2007; Vovides et al., 2007). Portanto, essencial a interao dos alunos com um material didtico virtual, que j comprovado um artifcio de grande vantagem que usa a tecnologia aproximando aluno do contedo cientfico.

Pesquisas mostram que o uso de artefatos digitais de TIC que combinam imagem, textos, animaes, sons e outros recursos favorecem a aprendizagem em Cincias (Beerman, 1996; McClean et al., 2005). Neste contexto, o artefato construdo, que explora o sentido da viso, tem um potencial enorme de contribuir para a educao em biologia. Acresce-se a isso as caractersticas visuais da atual gerao de estudantes. Assim, a imagem 3D da clula eucarionte animal favorece a construo das relaes espaciais entre as organelas, de uma forma rpida e com recursos que so mais atrativos aos estudantes de nossa poca, quando comparado com, imagens bidimensionais ou esboos. Estes ltimos so tambm importantes recursos cujo potencial pode ser ampliado com o uso concomitante de imagens 3D.

Deve-se considerar que um grande desafio, especialmente nos pases em desenvolvimento, 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 criao deste artefato em um departamento que no est diretamente ligado a rea educacional, mostra que isso possvel, pois o produto educacional desenvolvido tem imediata aplicao nas escolas e na sociedade.

Concluses e Consideraes Finais

A partir do resultado final obtido foi possvel concluir que as metodologias utilizadas so eficientes para produzir os artefatos virtuais, e serviro de base para a construo das demais funes celulares.

As avaliaes prvias informais, com grupos de estudantes da UFPR participantes do grupo de pesquisa indicam que este recurso visual propiciar uma facilitao da aprendizagem sobre o transporte atravs de membranas.

O material produzido comprova que Universidade Pblica mesmo nas reas que no esto ligadas diretamente a docncia e formao de professores, pode atuar diretamente na melhoria da qualidade de ensino dos nveis bsicos em nosso pas.

Agradecimentos

Agradecemos a Manolo Lorenzet pelo suporte tcnico inicial a este projeto e ao CNPq pelo suporte financeiro. Referncias

ALAVARCE, D. C. Elaborao de uma hipermdia educacional para o ensino do procedimento de medida de presso arterial para utilizao em ambiente digital de aprendizagem: Dissertao (Mestrado em Enfermagem)-Universidade de So Paulo. Escola de Enfermagem. So Paulo. 2007.

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(2007). Experincias de uso de mdias interativas como suporte para autoria e construo colaborativa do conhecimento. IX Ciclo de Palestras sobre Novas Tecnologias na Educao, Porto Alegre, RS, CINTED - Centro Interdisciplinar de Novas Tecnologias na Educao. .> Acesso em: 14/08/2012.

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