Projeto de Extensão - Microscópio

Prévia do material em texto

Aplicação de protótipo de microscópio de baixo custo confeccionado a partir de resíduos eletroeletrônicos e materiais recicláveis em aulas de Biologia no Ensino Fundamental em escolas públicas do município de São José dos Campos 
Responsável: Profª Tit.Cristiane Yumi Koga Ito
Colaboradores:
Caroline Souza Senkiio
Isabela Maria Martins
Gabriela Simões
Júlia Corrêa
Laura Caldini Fujii 
1. Introdução 
De acordo com a NBR 16.156 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2013), equipamentos eletroeletrônicos, por exemplo televisores, monitores, webcams, consistem em:
“Equipamentos, partes e peças cujo adequado funcionamento depende de correntes elétricas ou campos eletromagnéticos, bem como os equipamentos para geração, transmissão, transformação e medição dessas correntes e campos, podendo ser de uso doméstico, industrial, comercial e de serviços.” 
Os resíduos eletroeletrônicos, provenientes destes equipamentos, contêm em suas composições substâncias específicas que podem vir a ser tóxicas, afetando a saúde e o meio ambiente como um todo, como mercúrio, cádmio, arsênio, cobre, chumbo e alumínio, os quais penetram no solo e nos lençóis freáticos (CELINSK et al., 2011). Ao entrar em contato com os lençóis freáticos, essas substâncias contaminam a água que poderá ser utilizada para dessedentação, irrigação de plantações e consequentemente alimento e carnes contaminados podem causar danos à saúde do homem (TANAUE et al., 2015). Dessa forma sugere-se o reuso de seus componentes e, quando isso não for possível, deve ser realizado o descarte de forma apropriada. 
De acordo com a Organização das Nações Unidas no Brasil (ONUBR), o Brasil gerou 1,4 milhões de toneladas de resíduos eletroeletrônicos, no ano de 2014, sendo classificado como um dos principais geradores da América Latina, destacando assim a necessidade de uma boa gestão desse resíduo e também diferentes maneiras para sua reutilização. 
	No Brasil, o ensino público encontra-se na maior parte dos casos precários em relação a materiais de ensino. Em pesquisa realizada pelo Instituto Nacional de Estudos e Pesquisas Educacionais Anísio Teixeira (INEP, 2016), observou-se que apenas 51,3% das escolas possuem laboratórios de ciência no Ensino Médio, enquanto para o Ensino Fundamental o cenário é ainda pior, estando presentes em apenas 25,2% das escolas.
	Microscópios ópticos possuem seus valores de custo elevados, o que dificulta ainda mais seu acesso em escolas e até mesmo para algumas pesquisas acadêmicas sem tantos recursos disponíveis.
	A confecção de um protótipo consiste na realização de algo com base em um modelo original previamente existente, de forma a torná-lo mais acessível e com seus processos mais simplificados.
	Atrelando-se então essas informações, nota-se que a realização de protótipos pode ser uma excelente aplicação para o reuso de alguns resíduos eletroeletrônicos. Como exemplo a confecção de um protótipo de microscópio com cunho educacional, tornando-o mais acessível e, permitindo seu uso em escolas. 
	Este trabalho propõe a utilização de um protótipo de microscópio para fim educacional, o qual pode ser descrito como um instrumento com ampla utilização escolar, cujas estruturas a serem visualizadas são mais simples. Foi projetado de maneira a permitir a visualização da imagem em um computador, e posteriormente a sua ampliação em um datashow, possibilitando aulas mais participativas e expositivas. 
	Diante do cenário supracitado, é imprescindível relacionar o trabalho proposto com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS), os quais compõem a Agenda 2030. Tem-se como principal objetivo contribuir para melhores condições de ensino e aprendizagem, a fim de proporcionar educação de qualidade para a população; portanto, pode ser classificado quanto à área temática da ODS 4 - “Educação de qualidade”. Além disso, também contribui indiretamente para a preservação do ambiente ao proporcionar a logística reversa de materiais que seriam potenciais contaminantes da água e do solo; portanto, também pode ser classificado quanto à área temática da ODS 14 - “Vida na água” e ODS 15 - “Vida terrestre”. Por fim, é classificada na área temática da Extensão Universitária em Metodologias Participativas e Tecnologias Sociais. 
	1.2 - Conceito do protótipo educacional
Microscópios são utilizados para ampliação de imagens de forma a possibilitar a visualização de objetos que a visão humana não é capaz de perceber, entre os quais pode-se citar: células dos organismos eucariotos, bactérias, ovos de vermes e diversas estruturas dos seres vivos (PIRES, 2014). 
O aumento da imagens ocorre quando um feixe de luz incide na amostra, passando por um conjunto de lentes objetivas, que formam e aumentam a imagem e, oculares, que aumentam a imagem (HALLIDAY, 2009). A Figura 1 apresenta o protótipo educacional, ao passo que, a Figura 2 indica os componentes de um microscópio óptico, possibilitando uma melhor compreensão acerca da funcionalidade de cada um de seus constituintes em um microscópio de laboratório e associação com o protótipo desenvolvido. 
Figura 1. Protótipo educacional em funcionamento.
Figura 2. Componentes de um microscópio óptico.
Fonte: KASVI, 2018.
Um microscópio óptico típico é formado por partes mecânicas, ópticas e elétricas, assim, o protótipo desenvolvido também é constituído:
1) Ocular: Aumenta a imagem formada pela objetiva. É através desta lente que o observador vê a imagem do objeto. Para o protótipo educacional, a ocular trata-se da tela do notebook, computador ou tela de projeção. 
2) Objetiva: Permite a ampliação da imagem de um objeto. Pode também corrigir os defeitos das cores dos raios luminosos. É a função da lente webcam.
3) Revolver: Onde encontram-se as lentes objetivas. É dotado de um movimento de rotação que permite posicionar a objetiva desejada para a observação do material a ser analisado. No caso do protótipo ausenta-se a rotação. Trata-se da estrutura da webcam para a versão educacional.
4) Platina: Nos microscópios ópticos trata-se de uma placa de metal com um orifício no centro, por onde passam os raios luminosos. O objeto que vai ser observado é colocado sobre uma lâmina de vidro e esta, sobre a platina, exatamente em cima do orifício. No protótipo o acrílico realiza esse papel. 
5) Presilhas/Pinça: Acessórios utilizados para prender ou fixar a lâmina na platina. Ausentes no protótipo devido a não necessidade.
6) Coaxiais: Referem-se ao macrométrico e micrométrico. O primeiro permite grandes avanços ou recuos da platina em direção à objetiva, enquanto o segundo permite pequenos avanços ou recuos. Esse movimento da platina leva à focalização do material observado em diferentes aumentos. No protótipo educacional, as engrenagens do mecanismo de DVD ficam encarregadas dessa função.
7) Iluminação/lâmpada: Atravessam a amostra possibilitando a visualização de imagem ampliada. Para o protótipo educacional foi utilizada uma lanterna.
8) Base: é o suporte do microscópio, peça que sustenta todas as outras. No protótipo a madeira realiza essa função. 
	A webcam possui um conjunto de lentes em seu interior, entre elas lentes, por exemplo, biconvexas e concavo-convexas. Em seu uso normal a imagem formada deve ser menor que a real, portanto as lentes funcionam como lentes negativas, convergindo os raios de luz. Para o caso do protótipo, a lente é invertida de modo que os raios de luz se divergem, aumentando a imagem e, portanto, funcionando como lente positiva. A Figura 3 demonstra a situação da webcam no seu uso comum, enquanto a Figura 4 indica a situação na qual a lente está invertida. 
Figura 3. Lente de uso comum
Fonte: Elaborado pelas autoras.
Figura 4. Lente invertida
Fonte: Elaborado pelas autoras.
1.3 - Relevância do protótipo educacional
No ensino de Ciências e Biologia, aulas práticas são um importante recurso metodológico de ensino-aprendizagem. A observação e a experimentação são estratégias didáticas que auxiliam na obtenção e assimilação de informações (SOUSA et al., 2006). Dessaforma, tornar o estudo de tais mais acessível é fundamental para garantir a qualidade do aprendizado. 
	O protótipo educacional utilizando webcam apresenta-se como uma alternativa acessível para o estudo de Ciências e Biologia para escolas carentes de recursos, o qual proporciona a visualização de diversos microrganismos. Através dessa alternativa, o conhecimento das aulas teóricas pode ser aprimorado e colocado em prática, além de ser uma forma de dinamizar as aulas, despertar a curiosidade e impulsionar o interesse dos alunos. Apresenta como diferencial a possibilidade de projeção da imagem em um datashow, o que gera maior abrangência para visualização, bem como gravação de vídeos e fotografias. Possui volume reduzido facilitando acesso e transporte. 
	O protótipo desenvolvido objetiva tornar a ciência mais acessível, devido a sua proposta de baixo custo, com relação aos microscópios convencionais. Importante ressaltar a máxima utilização de materiais reaproveitáveis com destaque para o aproveitamento de webcams, diminuindo o descarte de resíduos eletroeletrônicos. 
	É importante destacar que as imagens obtidas com o protótipo são de boa qualidade, assemelhando-se aos microscópios ópticos existentes no mercado, o que agrega mais uma qualidade positiva ao mesmo, além do baixo custo e portabilidade. Alguns exemplos comparativos entre o protótipo educacional e um microscópio óptico estão apresentados nas Figura 5 e 6.
Protótipo educacional Microscópio óptico
 
Figura 5. Estômatos de Trandescantia.
Protótipo educacional Microscópio óptico
 
Figura 6. Células de cebola.
2. Objetivos
	Esse trabalho tem como objetivo geral a aplicação de protótipos microscópios de baixo custo confeccionados a partir de resíduos eletroeletrônicos e materiais recicláveis em aulas de Biologia do Ensino Fundamental em escolas públicas do município de São José dos Campos, em parceria com a Secretaria Municipal de Educação, como uma ferramenta para incentivar o aprendizado e o interesse pela ciência. 
3. Objetivos específicos 
	
	Ensino: O programa de extensão tem uma importância ímpar para a formação dos alunos envolvidos. Além de poder levar uma parte do conhecimento adquirido em sala de aula para diferentes setores fora da universidade e possibilitar a transformação de indivíduos para que se tornem mais do que cidadãos conscientes, mas agentes atuantes em suas casas, locais de trabalho e comunidades, no que se refere ao aproveitamento e conscientização dos problemas gerados pelos resíduos sólidos. O aluno terá a oportunidade de incorporar a sua formação como engenheiro, experiências relacionadas à educação ambiental que somente o contato estudante-sociedade pode proporcionar. Estas experiências certamente irão contribuir positivamente para o futuro profissional, pois ele terá mais ferramentas para solucionar os problemas, sempre conciliando da melhor forma possível o setor ambiental, econômico e social.
	Comunidade: Proporcionar a facilitação do aprendizado, como também aulas mais participativas e dinâmicas, através de protótipos de microscópios acessíveis, de baixo custo e compostos por resíduos eletroeletrônicos, que quando descartados em grandes quantidades, reduz a vida útil de aterros sanitários, prejudica a decomposição de outros materiais, além de gerar problemas ambientais, como contaminação de águas e solos. Além disso, é importante para que os alunos tenham a oportunidade de sair dos muros da universidade e devolver o investimento da comunidade de forma clara.
4. Materiais e métodos
Confecção do protótipo: A ideia é confeccionar o protótipo educacional junto aos alunos e professores, para que cada escola visitada possa ficar com um exemplar para que dê continuidade ao trabalho apresentado. A estrutura do protótipo está ilustrada na imagem abaixo.
Figura 7. Prototipo educacional
Atividades educativas: Serão programadas atividades práticas educativas de forma a complementar o conteúdo teórico passado em sala de aula com ênfase em alunos de escola pública que, na maior parte das vezes, não têm acesso a um microscópio. Nas aulas será abordado o conteúdo teórico, por exemplo, a célula vegetal, que poderá ser ilustrada ao mesmo tempo, de modo simples e didático. Com o conceito explicado do material a ser observado com o protótipo, será mostrada a importância da reutilização de resíduos, bem como o impacto de seu descarte no ambiente. Após explicar a confecção do protótipo, será abordada a montagem da lâmina, que poderá ser feita em conjunto com os alunos ou previamente realizada, a depender do que será observado e da dinâmica da aula. Assim, será feita a projeção da lâmina com o uso do protótipo, mostrando então na prática as estruturas a serem observadas. Por fim, serão aplicados exercícios didáticos para relacionar o conteúdo prático com o teórico e consolidar o aprendizado. Para esta etapa é necessário o acesso a um computador e um datashow.
Como forma de teste para verificar seu funcionamento, o protótipo foi levado para uma aula prática (Figura 8), no curso pré-vestibular da Universidade Estadual Paulista (UNESP), o Prevest.
 
Figura 8. Aplicação do protótipo educacional no Prevest mantido pela UNESP.
De forma simplificada a Figura 9 apresenta um fluxograma com as etapas a serem desenvolvidas.
Figura 9. Desenvolvimento e aplicação do protótipo educacional em salas de aula.
5. Componentes, origem e custos dos materiais utilizados
O desenvolvimento do protótipo baseou-se na preocupação com a reutilização de Resíduos Eletroeletrônicos e relevância nos âmbitos educacional, econômico e ambiental. A Tabela 1 indica os componentes utilizados, seus custos e valor total.
Tabela 1. Componentes e custos - Protótipo educacional.
Os componentes que foram reutilizados estão destacados em verde na tabela anterior. Ressalta-se que outros componentes também podem ser reutilizados, de acordo com disponibilidade, como por exemplo o acrílico proveniente de portas, bandejas, quadros etc. em desuso; fios oriundos de eletrodomésticos descartados por motivos, como por exemplo, falhas mecânicas; display de impressora, relógio, rádio, dvd etc. não mais utilizados. 
	No protótipo construído, foram reutilizados resíduos de equipamentos eletroeletrônicos: webcam, o suporte de DVD e a lanterna acoplada à bateria. Assim, representa 37,5% do total dos materiais utilizados.
	As webcams que serão empregadas neste trabalho já estão sob posse dos responsáveis e foram obtidas por meio de doação.
6. Benefícios aos estudantes
Para uma boa base educacional é preciso que os alunos tenham acesso de, além de uma educação de qualidade, uma infraestrutura mínima para garantir a aprendizagem. Porém, nem sempre é possível o acesso a todos os instrumentos e ferramentas, e um exemplo é o microscópio, que possui preços elevados, o que torna sua aquisição dificil. Neste contexto, os alunos serão beneficiados com um protótipo, muito próximo ao modelo original em questão de suas funções e aplicabilidades, porém mais acessível.
Outro benefício seria o contato com a educação ambiental, no contexto da reutilização de resíduos, pois sabe-se que existe a necessidade de solucionar os problemas oriundos do gerenciamento inadequado dos mesmos, uma vez que este está diretamente ligado a outros fatores como a saúde pública, o esgotamento dos aterros, meio ambiente, entre outros. E também, a educação ambiental tem o papel de formar cidadãos para uma reflexão crítica, em termos ambientais e sociais, principalmente no contexto de ações socioambientais que preparem o indivíduo para a sustentabilidade, o que será oferecido aos alunos em questão.
	
7. Referências
1. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 16156: Resíduos de equipamentos eletroeletrônicos - Requisitos para atividade de manufatura reversa. Rio de Janeiro. 2013.
2. KASVI. Manuseio de microscópio. Disponível em: . Acesso em: 22 de junho de 2018. 
3.INSTITUTO NACIONAL DE ESTUDOS E PESQUISAS EDUCACIONAIS ANÍSIO TEIXEIRA. Censo Escolar da Educação Básica 2016 - Notas estatísticas. Brasília. Fevereiro de 2017.
4. ORGANIZAÇÃO DAS NAÇÕES UNIDAS DO BRASIL. No Brasil, 80 mil toneladas de resíduos sólidos são descartadas de forma inadequada por dia, afirma ONU. Disponível em: https://nacoesunidas.org/no-brasil-80-mil-toneladas-de-residuos-solidos-sao-descartados-de-forma-inadequada-afirma-onu/. Acesso em: 22 de junho de 2018.
5. CELINSKI, T. M. et al. Perspectivas para reuso e reciclagem do lixo eletrônico. II Congresso Brasileiro de Gestão Ambiental, n. 1, p. 1–4, 2011.
6. TANAUE, A. C. B. et al. Lixo Eletrônico : Agravos a Saúde e ao Meio Ambiente Electronic waste : Injuries on Health and the Environment. p. 130–134, 2008. 
7. SOUSA et al. A importância da aula prática no laboratório de Biologia: ferramenta formativa no processo de ensino-aprendizagem de alunos do curso técnico em análises.n. 83, 2006. 
8. PIRES, C. E. B. M. ALMEIDA, L. M. COELHO, A. B. Microscopia: Contexto histórico, técnicas e procedimentos para observação de amostras biológicas. São Paulo: Erica, 2014.
9. HALLIDAY, R. Resnick e J. Walker. Fundamentos de física, v. 4, 8a. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009.
image8.png
image3.png
image6.png
image5.png
image10.png
image11.png
image9.jpg
image14.png
image13.png
image1.png
image2.png
image7.png
image15.png
image4.jpg
image12.png