JBCS

INTRODUÇÃO

O desenvolvimento das atividades industriais, agrícolas e urbanas têm acarretado problemas ambientais ao redor do mundo. Os diversos impactos gerados, como a poluição da água e do ar, a perda de espécies da fauna e flora, a contaminação e degradação do solo, bem como as mudanças climáticas têm despertado a preocupação de ambientalistas, sociedades e governos, de modo geral.¹ Neste sentido, a preocupação global com o meio ambiente tem impelido a realização de diversos encontros nacionais e mundiais, com intuito de discutir e propor soluções para os atuais desafios ambientais. Destaca-se como marco importante para o estabelecimento de políticas ambientais a Conferência da Organização das Nações Unidas sobre o Ambiente Humano, realizada em Estocolmo, em 1972. Este evento, além de enfatizar a urgência de propor soluções para questões ambientais, reconheceu a Educação Ambiental (EA) como instrumento essencial para lidar com esses problemas.²

As condições edafoclimáticas no território brasileiro fornecem um cenário favorável à produção agrícola diversificada durante todo o ano. Entretanto, também há uma produção de quantidade proporcional de resíduos, os quais podem causar impactos ambientais significativos se não forem adequadamente tratados. Deste modo, o reaproveitamento desses resíduos pode minimizar os impactos oriundos de seu descarte inadequado na natureza, bem como criar oportunidades de geração de renda por meio da criação de novos produtos, contribuindo para a sustentabilidade econômica, social e ambiental do setor agrícola brasileiro.³

O Brasil, juntamente com o México e Nicarágua, é destaque na produção mundial de mamão (Carica papaya), devido à predominância de clima tropical e subtropical nesses países. As regiões mais importantes de cultivo nacional se concentram no Sul da Bahia e no Norte do Espírito Santo, contribuindo com aproximadamente 83% da produção total. Segundo dados do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), o Espírito Santo (ES) foi o estado com a maior produção nacional de mamão no ano de 2022, além de apresentar um rendimento médio, em termos de quilogramas de mamão cultivados por hectare, acima da média nacional. A produção de mamão se concentra na região Norte do estado do Espírito Santo, uma vez que as condições edafoclimáticas são favoráveis ao cultivo deste fruto, o que possibilita sua exploração como atividade agrícola de alta rentabilidade e de grande relevância econômica e social.^4-9

O mamão é um fruto consumido tanto na forma in natura quanto processada. Em ambos os casos, ocorre uma significativa geração de resíduos, uma vez que as cascas e sementes, que podem representar 50% do fruto, são desperdiçadas. O descarte desses resíduos pode ocasionar problemas ambientais, como a emissão de gases de efeito estufa, uma vez que as cascas e sementes de alimentos são destinadas para aterros sanitários, e podem se decompor anaerobicamente, produzindo o gás metano. Por outro lado, há possibilidade de reaproveitamento daqueles resíduos, obtendo-se uma ampla gama de subprodutos, incluindo alimentos, produtos farmacêuticos, têxteis e ração animal.^7,10

O contexto mencionado apresenta diversas possibilidades para abordagem de conteúdos e conceitos químicos atrelados à EA. A extração de compostos bioativos presentes em resíduos do mamão e o emprego de técnicas analíticas para identificação e quantificação dos produtos foram as perspectivas adotadas neste trabalho. A ênfase do estudo se deu em torno do isotiocianato de benzila (BITC) que pode ser extraído em quantidades significativas das sementes do mamão e que tem despertado interesse de pesquisadores por apresentar diversas propriedades bioativas relatadas na literatura. Este composto não está presente originalmente no fruto, antes é formado a partir de lesões do mesmo que implicam na liberação de uma enzima chamada de β-tioglucosidase, também conhecida como mirosinase, que, em presença de água leva a hidrólise do benzilglicosinolato, liberando como produtos uma molécula de glicose e aglicona. Esta última é altamente instável e pela perda de sulfato originará o isotiocianato de benzila (BITC). Sua estrutura, bem como mecanismo de formação, é apresentada na Figura 1.^11-15

 

 

Em termos educacionais, considera-se que as instituições escolares exercem um papel crucial na promoção da conscientização e das mudanças necessárias relativas ao meio ambiente. A transmissão de valores ambientais na educação dos estudantes contribui para formação de cidadãos informados, críticos e conscientes de suas responsabilidades.¹⁶ A capacitação de professores também desempenha um papel importante neste contexto, pois as concepções desses profissionais acerca das problemáticas ambientais repercutirá na formação dos demais sujeitos.^17,18 A prática docente reflete os modelos de ensino com os quais os indivíduos vivenciaram no decorrer de suas respectivas formações. Suas concepções acerca das questões ambientais irão também implicar, potencialmente, em suas práticas pedagógicas e na adoção efetiva - ou não - de estratégias para promoção da EA.²

A literatura¹⁹ ressalta que os processos de formação inicial de professores de Química necessitam de uma abordagem adequada quanto à EA e à Química Verde (QV). A QV pode ser entendida como a concepção, o desenvolvimento e a implementação de produtos e processos químicos que reduzem ou eliminam o uso de substâncias nocivas ao meio ambiente e à saúde humana. Associada à tecnologia limpa, essa abordagem tem se tornado comum em indústrias e, gradualmente, está sendo integrada ao ensino e à pesquisa acadêmica. Termos como "processo limpo", "síntese limpa" e "química verde" estão cada vez mais frequentes na literatura científica. Focada em doze princípios, a QV impele o uso eficiente dos recursos naturais e a prevenção da poluição, visando reduzir os riscos para a sociedade e os trabalhadores.^19-21

Nesse sentido, é importante refletir como a EA e os pressupostos da QV estão inseridos nas práticas educativas nos diversos níveis de ensino, incluindo a formação inicial de professores, já que estes são responsáveis por promover uma formação humana mais ampla. Deve-se evitar a implementação de enfoques superficiais, reducionistas e isolados e, ao invés disso, integrar seus princípios, de forma mais significativa, entre os componentes curriculares.²² O enfoque ambiental deve ser privilegiado no currículo de formação de professores de modo transversal e não apenas em disciplinas específicas. Deste modo, torna-se possível a formação integral de educadores com posicionamento crítico e participativo concernente às problemáticas ambientais.^2,23

Partindo desses pressupostos, foi planejada uma intervenção didática voltada para o ensino de Química nos moldes da AEP (Atividade Experimental Problematizada). Esta tem sido reportada em publicações pelos periódicos da Sociedade Brasileira de Química (SBQ), em termos de algumas de suas aplicações em distintos contextos educacionais. O planejamento de uma AEP envolve a demarcação de um problema de natureza teórica e contextualizado, para o qual se busca uma solução por meio de uma rota experimental investigativa. Considera-se, em justificativa metodológica, que a experimentação desperta nos alunos uma visão crítica e reflexiva, auxiliando-os na compreensão dos fenômenos investigados e realidade na qual se encontram inseridos. Por outro lado, a proposição de problemas imbricados em um cenário relevante para os estudantes contribui para o aumento de seu engajamento e motivação na busca pela compreensão dos temas científicos envolvidos. Além disso, a AEP também contribui para a formação integral dos futuros profissionais ao estimular o desenvolvimento de habilidades práticas e cognitivas.²⁴

Este trabalho teve como objetivo contribuir para a formação de professores reflexivos sobre sua prática pedagógica, favorecendo a construção e o aprofundamento de seus saberes químicos, além de contribuir para o desenvolvimento de uma postura crítica e consciente em relação às problemáticas socioambientais. O emprego de problemas contextuais construídos a partir de temáticas ambientais pode enriquecer a formação dos futuros docentes com conhecimentos tecnocientíficos, éticos e culturais relevantes acerca da relação entre problemas ambientais e o papel da Química na sociedade moderna. A temática da AEP tratada na pesquisa foi o reaproveitamento de resíduos do mamão.¹⁹

 

METODOLOGIA

Local e participantes

A pesquisa sistematizada neste artigo foi realizada com seis alunos matriculados na disciplina de Pesquisa e Prática Pedagógica no Ensino de Química II (Orgânica), do curso de Licenciatura em Química da Universidade Federal do Espírito Santo (UFES). A intervenção pedagógica ocorreu ao longo do semestre letivo de 2023/2. A sequência de ações foi organizada em seis encontros, todos presenciais, totalizando 22 horas. O trabalho foi submetido para avaliação ao Comitê de Ética em Pesquisa da Universidade Federal do Espírito Santo (CEP/UFES, campus Goiabeiras), sendo posteriormente aprovado (CAAE: 75710323.4.0000.5542).

Planejamento e execução da estratégia de ensino

A estratégia didático-experimental escolhida, a AEP, prevê como etapa de planejamento o delineamento do eixo teórico, que compreende a proposição do problema, objetivo experimental e diretrizes metodológicas. O problema proposto para os estudantes foi: "Como os conhecimentos da Química podem contribuir para o reaproveitamento das sementes do mamão?". Atrelado ao problema, foram traçados dois objetivos experimentais:

(i) realizar a extração do isotiocianato de benzila (BITC) a partir de sementes de mamão com emprego de diferentes solventes e modos de tratamento de amostra para fins de comparação da eficiência de método;

(ii) construir curvas de calibração para cada solvente utilizando soluções padrão de BITC, a fim de quantificar o teor de BITC presente em cada extrato, empregando a técnica de espectroscopia na faixa do ultravioleta-visível (UV-Vis).

Ambos objetivos experimentais demandaram a realização de um conjunto de diretrizes metodológicas próprias. Deste modo, em um primeiro momento, os alunos foram divididos em dois grupos: o G1 realizou a extração a partir de sementes frescas de mamão papaia (Carica papaya) e o G2, a partir de sementes secas do mesmo fruto. O tratamento das sementes envolveu a lavagem em água corrente visando a remoção de resquícios de polpa. Para o G2 houve ainda a remoção da sarcotesta (porção gelatinosa que recobre a semente) e secagem das sementes em estufa à vácuo (60-70 °C) pelo período de 24 h. Posteriormente, cada grupo pesou, em duplicata, aproximadamente 3 g das sementes tratadas e 1,5 g de sílica gel. As sementes foram misturadas à sílica gel e maceradas. Em uma porção de 3 g de sementes, os grupos adicionaram cerca de 200 mL de etanol absoluto P.A. (EtOH) e, na outra porção, adicionaram o mesmo volume de metanol absoluto P.A. (MeOH). A mistura foi deixada em repouso por 48 h, intervalo de tempo aproximado entre duas aulas. Deste modo, na aula seguinte, os grupos realizaram a filtração de seus extratos seguida da aferição dos volumes obtidos de cada extrato, a fim de considerar perdas durante o processo de extração.

Em segundo momento, os alunos realizaram a escolha das concentrações das soluções-padrão de BITC e o preparo dessas soluções para cada solvente. Procedeu-se com as medidas de UV-Vis das soluções-padrão preparadas, construção das curvas de calibração, determinação da equação da reta e coeficiente de determinação (R²). Verificou-se que o BITC apresentou banda de absorção de aproximadamente 246 nm em MeOH e 248 nm em EtOH. Em seguida, foram realizadas as medidas dos extratos em triplicata, considerando o branco referente a cada solvente. Por fim, os estudantes efetuaram os cálculos para determinação do teor de BITC nos extratos a partir da equação da reta, considerando as diluições e volume final aferido no extrato.

Os resíduos das sementes úmidas gerados durante o experimento foram submetidos à secagem em estufa para a volatilização dos solventes. Após esse processo, foram descartados em lixo apropriado. Os extratos obtidos foram armazenados em local adequado para posterior isolamento e recuperação do BITC, substância de interesse.

Ressalta-se que o objetivo experimental proposto estava atrelado a duas perspectivas distintas de resolução do problema, de modo que, após a execução da prática, os estudantes deveriam construir compreensões de que os conhecimentos da Química podem contribuir para o reaproveitamento de resíduos das sementes do mamão ao fornecer subsídios para: (i) extração de compostos bioativos e (ii) análises químicas (ver Quadro 1S, Material Suplementar).

As ações executadas em cada aula foram planejadas nos moldes do eixo metodológico da AEP, que compreende a realização de cinco momentos distintos, conforme evidenciado na Figura 2.

 

 

A coleta de dados foi realizada pela aplicação de dois instrumentos elaborados no Google forms: ficha experimental e questionário final. Também foi proposta a entrega de relatório, configurando a etapa de sistematização da AEP, e a construção de um projeto de ensino, em atendimento à ementa da disciplina envolvida que propunha o planejamento e elaboração de atividades experimentais alternativas e modernas no ensino de Química Orgânica envolvendo contextualizações e novos desenvolvimentos da área. A transcrição dos áudios das aulas foi utilizada como ferramenta complementar às possíveis lacunas identificadas na análise dos dados/informações. O Quadro 2S (Material Suplementar) apresenta um detalhamento dos instrumentos de coleta de dados utilizados, bem como sua transcrição e objetivos.

De modo geral, as principais respostas aos questionários foram apresentadas e discutidas no decorrer do texto, eventualmente associadas a ilustrações (gráficos, diagrama de Sankey), quadros e/ou trechos de falas dos estudantes, com intuito de expandir a compreensão dos aspectos discutidos. O relatório foi analisado com intuito de identificar e apresentar indícios de sistematização do conhecimento, bem como os resultados experimentais. A análise dos projetos de ensino elaborados pelos estudantes foi feita com base na Análise de Conteúdo de Bardin²⁵ (AC) com auxílio do software MAXQDA Analytics Pro, versão 24.2.0.²⁶ Os procedimentos empregados envolveram as etapas de: (i) organização do material; (ii) codificação - identificação de unidades de registro com base em elementos temáticos comuns; (iii) categorização - com base nos elementos emergentes do texto; (iv) inferências. Os participantes desta pesquisa receberam nomeação aleatória (A1-A6) para facilitar o registro das discussões.

 

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Conhecimentos prévios

Por meio da ficha experimental foi possível identificar as concepções prévias dos estudantes acerca de aspectos da QV. Quando questionados sobre princípios da QV,²⁰ apenas um dos estudantes afirmou ter tido contato com eles durante sua formação em Química (A3), os demais responderam "não" e "não me recordo". Quando solicitados que citassem tais princípios, apenas dois apresentaram resposta. Os demais reafirmaram que "nunca haviam ouvido falar" ou que "não conheciam".

Apesar da maioria dos alunos terem afirmado não ter conhecimento dos princípios, ao serem questionados sobre o que entendem por QV, forneceram respostas que se enquadram nas definições de alguns princípios, conforme análise apresentada no Quadro 1.

 

 

A partir da análise apresentada no Quadro 1, foi possível identificar que os estudantes atrelaram a QV à preocupação com a redução do impacto ambiental e a promoção da segurança e sustentabilidade na prática química. Apesar da maioria deles ter apresentado dificuldade para citar princípios da QV, as respostas apresentadas para o conceito de QV demonstram uma compreensão parcial de seus princípios e objetivos. A resposta do A5, por exemplo, expõe implicitamente 7 princípios da QV.

Sistematização dos conhecimentos e resultados experimentais

Inicialmente foi apresentado aos estudantes o procedimento utilizado previamente para extração do BITC, bem como o conceito de QV e definição de seus princípios. O intuito era propiciar a reflexão dos estudantes sobre o procedimento adotado e avaliar se este correspondia-se aos princípios da QV, estando em consonância com a prática de reaproveitamento de resíduos. Ao serem questionados acerca dos princípios da QV abarcados pelo procedimento de extração do BITC, o estudante A2 citou a "Busca por eficiência de energia (6)", considerando que a extração é realizada em temperatura ambiente. Quatro dos cinco alunos respondentes do questionário atrelaram o procedimento ao princípio "Uso de fontes de matérias-primas renováveis (7)", devido ao emprego das sementes do mamão.

Quando questionados sobre "Qual(is) princípio(s) da Química Verde poderia(m) ser utilizado(s) para repensar o procedimento adotado na extração do BITC?", quatro estudantes citaram o princípio "Uso de solventes e auxiliares seguros (5)", propondo a modificação dos solventes empregados inicialmente (metanol e diclorometano) devido ao seu grau de toxicidade. Partindo desta discussão prévia, foi solicitado que os estudantes realizassem pesquisas na literatura a fim de propor a substituição do solvente empregado, com vistas ao uso de substâncias menos tóxicas. Para uma proposição eficiente, deveriam ser considerados aspectos discutidos previamente, como a natureza do composto a ser extraído e a do solvente, visando a manutenção da eficiência da extração, além do custo e compatibilidade do processo.

Após discussões em conjunto e a realização de pesquisas bibliográficas, dois solventes foram sugeridos: o etanol absoluto e o acetato de etila. Por questões de custo e disponibilidade, o etanol foi priorizado. Desta forma, foi proposta a extração com emprego de dois solventes distintos para fins de comparação da eficiência: o metanol e o etanol. O objetivo era a avaliação da toxicidade dos solventes e a viabilidade de seu uso, considerando fatores para garantir a eficácia, segurança e sustentabilidade do processo. Como já mencionado, cada grupo trabalhou com um tipo de amostra, mas ambos realizaram a extração com dois solventes.

Apesar do procedimento da extração ter sido fornecido aos estudantes a fim de orientar as ações a serem desenvolvidas experimentalmente, houve flexibilidade e adaptação quando os alunos realizaram a escolha de um segundo solvente, menos tóxico, e decidiram que no tratamento das amostras frescas não haveria remoção da sarcotesta.

Para determinação do teor de BITC nos extratos obtidos, foram construídas curvas de calibração para os dois solventes utilizados. Conforme o segmento de texto extraído do relatório, o G2 relatou a seleção das concentrações das soluções utilizadas na construção da curva, e observou a relação direta entre as medidas de absorbância e concentração das soluções, estabelecidas pela lei de Lambert-Beer:

"Foram feitas duas curvas, uma o padrão de BITC preparado em EtOH e outra com o padrão de BITC preparado em MeOH, as curvas de calibração foram construídas em uma faixa de concentração de 20,00 até 80,00 µmol L^-1 a partir da solução padrão de BITC, obtendo um total de 4 pontos. A absorbância de cada ponto foi medida e então plotada a fim de se obter a equação que dita a linearidade da reta [...], com o aumento da concentração de BITC observamos um aumento proporcional da absorbância (A), sendo possível obter uma equação da reta para essa relação linear. Na curva feita com BITC em EtOH a relação entre A e a concentração de BITC ([BITC], µmol L^-1) pode ser descrita pela equação A = 1632 [BITC] - 3,88 × 10^-3, com um R² = 0,987, já a curva feita com BITC em MeOH a relação entre A e a concentração de BITC pode ser descrita pela equação A = 1910 [BITC] - 0,0103, com um R² = 0,995." (G2)

A Figura 3 apresenta as curvas construídas para as soluções de BITC a partir do uso dos solventes etanol e metanol.

 

 

A Figura 4 apresenta os espectros de UV-Vis obtidos para os extratos metanólicos e etanólicos para ambas as amostras de sementes de mamão.

 

 

A partir da Figura 4 e da análise do relatório, os estudantes discutiram como os dados e resultados obtidos foram utilizados para fornecer o teor de BITC extraído para fins de comparação da eficiência das extrações, conforme o excerto do relatório do G2:

"[A partir dos espectros] é possível observar a presença do BITC devido a banda de absorção que tem o seu máximo de absorção em aproximadamente 250 nm. Com isso, sabendo que de fato ocorreu a extração do BITC das sementes, foi necessário quantificar esse BITC. Pegando a absorbância máxima de cada extrato alcoólico e jogando na sua respectiva equação da reta. Foi possível obter a quantidade de substância e posteriormente a massa de BITC extraída em cada método de extração, com isso foi possível também calcular o percentual em massa de BITC em relação a massa de sementes inicial." (G2)

Na Tabela 1 foram dispostos os resultados de ambos os grupos quanto ao teor de BITC (% m/m) obtido a partir de cada extrato da semente do mamão, bem como as especificações das medidas realizadas.

 

 

Na comparação dos resultados, ambos os grupos reconheceram que a extração realizada a partir de sementes secas em etanol produziu um extrato com teor significativo de BITC, tornando o emprego desse solvente viável nesse tipo de amostra (e de técnica). Sendo assim, guardadas as particularidades desta pesquisa, o uso do metanol poderia ser substituído pelo etanol, mantendo-se a eficiência da extração. O G1 ressaltou que o etanol é um solvente viável para ser empregado na extração do BITC, pois mantém a coerência entre a proposta de reaproveitamento de resíduos e o procedimento adotado na extração dos compostos bioativos presentes nesses resíduos, agora ambos enquadrados nos princípios da QV, conforme trecho a seguir:

"Analisando a extração das sementes frescas o resultado pressupõe que a extração em etanol foi menos eficiente e isso poderia estar ligado ao fato do mesmo ser menos polar que o metanol, assim tendo uma menor afinidade com o BITC. Porém ao se comparar os resultados obtidos na semente seca é possível atribuir um significativo poder extrativo do etanol frente ao BITC como alternativa ao metanol diante sua toxicidade e de acordo com os princípios da química verde." (G1)

Durante a socialização dos resultados obtidos, foi esclarecido aos estudantes que os experimentos se deram para fins de comparações qualitativas, com centralidade nos propósitos pedagógicos da pesquisa. Para resultados mais precisos, alguns cuidados extras deveriam ter sido tomados, a fim de padronizar os procedimentos realizados pelos grupos, como a própria etapa de maceração das sementes, aspecto identificado e apontado pelos estudantes. Segundo o G2, houve dificuldade para a maceração das sementes secas, o que poderia prejudicar o contato do solvente com a substância de interesse, prejudicando sua extração. Por outro lado, o G1 apontou que, devido a presença da sarcotesta, a porção de 3 g gramas de sementes frescas continha um volume menor de sementes quando comparado aos 3 g de sementes secas. Logo, se o BITC não estiver presente também na sarcotesta, o seu teor será menor em extratos de sementes frescas. O G1 discutiu em seu relatório o que poderia ser modificado na reprodução do experimento, ponderando acerca das reflexões realizadas em conjunto com o público envolvido.

A discussão dos resultados pertinentes às ações executadas apontou indícios de construção de conhecimentos concernentes aos princípios da QV e variados aspectos referentes à técnica de UV-Vis, como a compreensão prática das relações estabelecidas pela lei de Lambert-Beer, aplicações da técnica, escolha da faixa de trabalho e das concentrações das soluções-padrão.²⁷

Apresentação de soluções frente ao problema proposto

As aulas conduzidas e experimentos realizados tiveram o objetivo de levar os estudantes a reconhecerem as duas perspectivas de resolução do problema, contidas implicitamente nos objetivos experimentais. Portanto, o intuito era fazer com que os alunos construíssem a compreensão de que determinados saberes da Química são fundamentais para explorar o potencial das sementes de mamão, tanto na perspectiva de aproveitamento e extração de seus compostos ativos, quanto no emprego de técnicas analíticas, que auxiliam na análise química dos compostos, fornecendo dados quantitativos e qualitativos.

As respostas apresentadas pelos estudantes se enquadraram em pelo menos uma das perspectivas previstas, sendo a extração de compostos bioativos a mais citada. Destaca-se a resposta construída pelo A2, uma vez que compreende as duas perspectivas estabelecidas, conforme excerto a seguir. As considerações dos demais estudantes encontram-se no Quadro 3S (Material Suplementar).

"Caracterização dos seus constituintes químicos, extração de substâncias de interesse, caracterização e quantificação delas e de seus derivados que podem ser obtidos por meio de reações químicas." (A2)

A partir da análise do relatório também foi possível identificar segmentos de textos nos quais os alunos discutem indiretamente as perspectivas de solução para o problema proposto, conforme disposto no Quadro 4S (Material Suplementar). Nas discussões apresentadas por ambos os grupos foi possível identificar os dois eixos de conhecimentos da Química em condições de contribuir para o reaproveitamento de sementes do mamão, apontando o atendimento dos objetivos experimentais traçados no planejamento da AEP.

Análise de conteúdo do projeto de ensino

Os projetos elaborados pelos grupos 1 e 2 abarcaram conceitos e princípios da Química envolvidos na temática reaproveitamento de resíduos do mamão, possíveis de serem trabalhados no ensino médio. O Quadro 5S (Material Suplementar) apresenta um resumo dos projetos, configurado em tamanho padrão, elaborado a partir da ferramenta AI Assist do software MAXQDA.²⁶

A partir da codificação dos materiais (projetos redigidos e transcrição dos áudios das apresentações) por elementos temáticos comuns emergentes, com enumeração de suas frequências de aparição nos textos (f = x%), foram constituídas nove categorias iniciais. Na etapa de categorização, os segmentos de textos pertencentes a cada categoria inicial foram reavaliados, agrupando-se em 3 categorias finais. O Quadro 2 apresenta as categorias iniciais e as finais.

 

 

Diante desta análise, foi possível constatar que os projetos elaborados abordaram a temática mamão (f = 11,9%) para fins de contextualização e propostas de reaproveitamento de resíduos. Reconhecer o papel da contextualização no âmbito do ensino da Química é crucial para a modificação do modelo de ensino vigente, visando atingir aos objetivos educacionais e formação de cidadãos conscientes e atuantes na sociedade. A contextualização confere sentido ao conteúdo, uma vez que, ao partir das vivências dos estudantes, os oportuniza uma compreensão mais ampla; cria ambientes propícios à aquisição de conhecimento, pois incita no aluno a necessidade de buscar novos saberes para compreensão do mundo ao seu redor.^28-30 Outro aspecto de extrema relevância é o contato dos professores em formação com temáticas que envolvam a sociedade e/ou o meio ambiente. Neste trabalho, os estudantes puderam refletir sobre suas futuras práticas, reconhecendo a importância de trabalhar a Química envolvida nos problemas do mundo contemporâneo.³⁰

A categoria ensino de Química foi derivada de seis categorias iniciais, apresentando maior frequência nos textos analisados (f = 78,4%). Isso denota a preocupação dos estudantes com a mobilização de conhecimentos químicos em seu projeto de ensino, emprego de recursos e espaços diferenciados de aprendizagem, além do desenvolvimento de habilidades e avaliação da aprendizagem. Esta proposição de abordagens de ensino inovadoras e uso de recursos alternativos também configura um caminho para mudanças no ensino convencional, pois contribui para uma aprendizagem com significado e dinâmica de assuntos próprios da Química. Neste processo, o professor atua predominantemente como mediador e deixa a posição de único detentor do conhecimento, apoiando, orientando e incentivando os alunos na construção de seu próprio conhecimento.^31,32

Também foi identificado a preocupação com a comunicação e divulgação científica (f = 9,6%) nas propostas analisadas. A divulgação científica pode ser entendida como um instrumento motivador e pedagógico; possibilita a aproximação dos estudantes (da Educação Básica) com o discurso científico, contribuindo para compreensão dos conteúdos curriculares e desenvolvimento da capacidade de argumentação.³² A Figura 5 apresenta um resumo gráfico de cada categoria, com base nas frequências absolutas dos segmentos de textos codificados em cada um dos materiais analisados.

 

 

Além das frequências absolutas de cada categoria, a Figura 5 denota que os materiais do G1 apresentaram maior quantidade de segmentos codificados, apontando um comprometimento mais acentuado do grupo com a tarefa requerida. No G1, segmentos das categorias ensino de Química e comunicação e divulgação foram evidenciados em maior proporção no projeto escrito. Em contrapartida, no G2, a transcrição dos áudios forneceu maior quantidade de segmentos codificados para as três categorias analisadas. Informações adicionais desta análise se encontram no Quadro 6S (Material Suplementar).

Apontamentos finais e avaliação das contribuições da intervenção didática

No questionário final foi possível identificar indícios de contribuições da intervenção didática e da estratégia de ensino empregada. Os alunos relataram assuntos que mais lhes chamaram atenção ao longo das aulas. Com unanimidade, citaram a técnica analítica trabalhada, além dos assuntos relacionados ao próprio mamão, como pioneirismo do ES na produção desta fruta e suas potencialidades. Também se identificou o reconhecimento da importância da temática abordada em relação a aspectos da Educação Ambiental atrelada a contextualização no ensino de Química, conforme segmento da fala do A1 - "A reutilização das sementes voltado para a química verde, ponto de ancoragem com o dia a dia, isto é, perceber toda a química envolvida em algo visto em um primeiro momento como apenas uma fruta".

Quanto à aprendizagem de conceitos e princípios da Química, os alunos consideraram que ao longo da intervenção foi possível aprender e/ou aprofundar conteúdos pertinentes à técnica trabalhada denotando a construção de novos conhecimentos. Os estudantes também reconheceram que a aplicação educacional incluiu aspectos relativos ao papel social e ambiental da Química, conforme fala do aluno A5 - "Buscamos formas sustentáveis de reutilizar o que normalmente jogamos fora".

Além disso, a análise dos relatórios produzidos evidenciou que os estudantes relacionaram conceitos teóricos, como polaridade molecular e escolha do solvente, à prática de extração do BITC, demonstrando a capacidade de transpor os saberes trabalhados ao longo das aulas para situações práticas. A reflexão sobre a escolha dos solventes, considerando aspectos como sustentabilidade, toxicidade e custo-benefício, denota uma compreensão mais aprofundada e contextualizada dos saberes abordados, ultrapassando a simples memorização de conteúdos e contribuindo para uma aprendizagem com significado.

No mesmo sentido, o uso da espectroscopia UV-Vis para quantificar o BITC nos extratos e a análise da eficiência das extrações reforçam a compreensão de conceitos científicos complexos e a habilidade dos estudantes em empregar ferramentas experimentais para solucionar problemas práticos. A construção e utilização das curvas de calibração, bem como o entendimento da relação entre concentração e absorbância, indicam uma compreensão integrada dos conteúdos, promovendo uma aprendizagem que pode ser aplicada em diferentes contextos.

As respostas das questões do questionário final dispostas em grau de concordância da escala Likert foram compiladas em um diagrama de Sankey, a fim de facilitar a visualização do grau de concordância em relação às afirmativas apresentadas, bem como favorecer o entendimento das informações emergentes. As relações estabelecidas por meio das linhas indicam as respostas para cada questão; quanto maior a espessura de determinada linha, mais vezes foi fornecida determinada resposta. A Figura 6 apresenta esse diagrama.

 

 

Linhas mais espessas com grau de concordância positivo foram obtidas para as afirmações 1, 2, 4 e 8, as quais se referem a estratégia de ensino como facilitadora da aprendizagem, clareza e objetividade nas informações, aprendizagem progressiva e contribuição efetiva da intervenção para a formação dos indivíduos em questão. Por outro lado, as afirmações 3, 6 e 7 apresentaram acentuado grau de discordância. Dizem respeito ao tempo fornecido para execução das atividades, trabalho em grupo e superação de divergências com os demais participantes. A afirmação 5 apresentou taxas iguais de concordância e discordância, se referindo ao aprofundamento das temáticas trabalhadas por meio de estudos individualizados. De modo geral, as respostas apontam para contribuições significativas da intervenção pedagógica em conjunto com a estratégia de ensino utilizada, com ressalva do tempo disponibilizado para execução das atividades.

Em síntese, o emprego da AEP propiciou um ambiente de ensino favorável ao desenvolvimento de uma aprendizagem com significado, contextualizada e aprofundada, ao permitir que os estudantes conectassem conceitos teóricos a experiências práticas, refletissem criticamente sobre suas decisões e aplicassem o conhecimento em um contexto mais amplo e sustentável.

 

CONCLUSÕES

A pesquisa teve como objetivo identificar e analisar as contribuições do uso da AEP, com a temática do reaproveitamento das sementes do mamão, na formação inicial de professores de Química. A análise dos relatórios e questionários finais sugere evidências de construção e/ou aprofundamento de conteúdos de Química, além do desenvolvimento de uma postura crítica, reconhecendo a importância das contextualizações socioambientais no ensino. Dessa forma, considera-se que os objetivos iniciais foram atendidos. Ao final das aulas, os alunos apresentaram soluções para o problema em pelo menos uma das perspectivas previstas no objetivo experimental, e o projeto de ensino construído por eles atendeu aos objetivos da ementa da disciplina.

A adoção da AEP como estratégia de ensino mostrou-se eficaz na promoção de uma aprendizagem com significado, ao possibilitar que os alunos conectassem, de forma prática e contextualizada, os conhecimentos teóricos abordados ao longo das aulas. A prática experimental, aliada à reflexão crítica sobre suas escolhas, como a seleção dos solventes e o uso da técnica de espectroscopia na região do UV-Vis, favoreceu a compreensão de conceitos científicos complexos e o desenvolvimento da capacidade de aplicá-los em outros contextos, alinhando-se a princípios sustentáveis e contribuindo para uma aprendizagem que vai além do ambiente acadêmico.

Guardadas as especificidades desta pesquisa, a temática abordada apresenta potencial para aplicação em outros contextos e disciplinas, visando à comparação e ampliação do estudo realizado. Compostos da classe dos isotiocianatos, como o BITC, podem reagir com outros compostos orgânicos para produzir uma variedade de derivados. Por exemplo, reações com aminas e hidrazidas resultam na formação de tioureias e tiossemicarbazidas, respectivamente, classes que também despertam o interesse de pesquisadores devido às atividades bioativas já relatadas para seus derivados. Essa temática poderia ser explorada em disciplinas de química orgânica de caráter experimental, possibilitando o estudo da estrutura, propriedades e reatividade dos isotiocianatos e seus derivados, além da aplicação de técnicas de espectroscopia para a caracterização dos compostos. Adicionalmente, pode ser incorporada em disciplinas de química analítica ou bioquímica, por exemplo, permitindo o estudo dos processos de extração e caracterização sob outras perspectivas.

 

MATERIAL SUPLEMENTAR

O material suplementar desse trabalho está disponível em http://quimicanova.sbq.org.br/, na forma de arquivo PDF, com acesso livre.

 

REFERÊNCIAS

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