VOLUMEN 35, NÚMERO 1 | ENERO-JUNIO 2023 | PP. 39-52
ISSN: 2250-6101
DOI: https://doi.org/10.55767/2451.6007.v35.n1.41389
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REVISTA DE ENSEÑANZA DE LA FÍSICA, Vol. 35, n.o 1 (2023) 39
Ensino de Física e Ciência Cidadã na
compreensão das mudanças climáticas
por meio do estudo da vazão de um
córrego da Mata Atlântica
Physics Teaching and Citizen Science in the
understanding of climate change through the study
of the flow of a stream in the Atlantic Forest
Thiago Auer Camilo de Jesus 1*, Emanuel Giovani Cafofo Silva 2 e
Laércio Ferracioli 1,2.
1 Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física (PPGEnFis), Universidade Federal do Espírito Santo (UFES), Av.
Fernando Ferrari 514 - CEP 29075-910 - Goiabeiras, Vitória, ES, Brasil.
2 Instituto Nacional da Mata Atlântica (INMA), Av. José Ruschi, 4 - CEP 29650-000 - Centro, Santa Teresa, ES, Brasil.
*E-mail: thiagoauergtr@gmail.com
Recibido el 14 de marzo de 2023 | Aceptado el 6 de abril de 2023
Resumo
Estudos em escala global apontam que as mudanças climáticas são uma realidade concreta a ser enfrentada. Dados atuais revelam
uma variação em medidas de variáveis hidrológicas em biomas, tal como, o bioma Mata Atlântica. Esses estudos revelam tendências
em mudanças acentuadas no padrão de períodos de secas e cheias, com consequente desaparecimento de ecossistemas. Nesse
contexto, foi estruturada uma oficina visando levar estudantes de Ensino Médio a refletirem sobre as mudanças climáticas a partir de
conceitos da Física, Matemática e Ciências Naturais, com um enfoque na articulação entre pensar e fazer, com o referencial da Ciência
Cidadã e da Base Nacional Comum Curricular. Partindo de procedimentos de coleta de dados de pesquisa desenvolvida no INMA -
Instituto Nacional da Mata Atlântica, estudantes engajaram na proposta apresentada. A oficina foi realizada tanto em sala de aula
quanto em um hotspot de biodiversidade na Mata Atlântica, o Parque do Museu de Biologia Prof. Mello Leitão (MBML), sede do INMA,
em Santa Teresa, Estado do Espírito Santo e contou com a participação de 118 alunos de 6 turmas da 1ª série do Ensino Médio da
EEEFM José Pinto Coelho que coletaram dados para o cálculo da vazão do Córrego São Pedro que passa pelo Parque do Museu e atrás
da Escola. Após as atividades, resultados preliminares revelam que os alunos apresentam dificuldades em realizar matemática básica,
média aritmética, equações e conversão de unidades. Em relação às mudanças climáticas, foi possível observar que apresentaram um
conhecimento básico sobre a temática.
Palavras chave: Ensino de Física; Ciência Cidadã; BNCC; Ensino Médio; Mudanças Climáticas.
Abstract
Studies on a global scale point out that climate change is a reality to be faced. Current data reveal a change in hydrological variable
measures in biomes, such as the Atlantic Forest. These studies reveal trends in accentuated changes in the pattern of periods of
droughts and floods, with the consequent disappearance of ecosystems. In this context, a workshop was set up to encourage high
school students to reflect on climate change based on concepts from Physics, Mathematics and Natural Sciences, with a focus on the
articulation between thinking and doing, with the reference of Citizen Science and the Base National Common Curriculum. Based on
research data collection procedures developed at INMA - Instituto Nacional da Mata Atlântica, students engaged in the presented
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proposal. The workshop was held both in the classroom and in a biodiversity hotspot in the Atlantic Forest, the Museum of Biology
Prof. Mello Leitão (MBML), INMA's headquarters, in Santa Teresa, State of Espírito Santo and was attended by 118 students from 6
classes of the 1st grade of high school at EEEFM José Pinto Coelho who collected data to calculate the flow of the Stream São Pedro
that passes through the park of the Museum and behind the school. After the activities, the results revealed that students have
difficulties in performing basic math calculations, arithmetic average, equations e unit conversion. In relation to climate change, it was
possible to observe that the students presented a basic knowledge on the subject.
Keywords: Physics Teaching; Citizen Science; BNCC; High School; Climate
I. INTRODUÇÃO
O ensino de Física tem um papel crucial na formação de cidadãos conscientes e críticos e, quando alinhado às
demandas sociais, pode promover não apenas o desenvolvimento do conhecimento científico como, também, a
sensibilização e conscientização sobre questões relevantes da sociedade. Seu método de ensino pode ser repensado
com o objetivo de adotar uma abordagem contextualizada e significativa que leve em consideração a vida cotidiana
dos estudantes, através da utilização de recursos didáticos variados e adequados, tais como, experimentos,
simulações computacionais e atividades práticas (Moreira, 2013). É importante ainda que, em momentos de extremo
negacionismo científico como o que vivemos, o ensino seja pautado por uma perspectiva crítica e reflexiva, que leve
os estudantes a questionar as concepções simplistas e reducionistas apresentadas como verdades absolutas,
estimulando-os a pensar sobre a natureza da ciência e suas relações com a sociedade (Moreira, 2011). Nessa
perspectiva, o professor deve buscar estabelecer conexões entre os conceitos físicos e as situações cotidianas
vivenciadas pelos estudantes, de modo a tornar o ensino contextualizado e significativo (Moreira, 2002, 2003).
A aplicação de uma metodologia ativa de ensino valoriza a participação e o protagonismo dos estudantes, promove
o desenvolvimento de habilidades críticas e a aplicação de conhecimentos, promovendo a participação e capacidade
de resolução de problemas, revelando-se uma abordagem efetiva para o ensino de Física (Marzano, 2017). Logo, os
estudantes são levados a desenvolver habilidades críticas e aplicar conhecimentos para resolver problemas de forma
autônoma, contribuindo para sua formação científica e cidadã (Bonwell e Eison, 1991; Freire, 1970).
Por meio da compreensão e da ação em relação a questões sociais e ambientais, os estudantes podem se tornar
cidadãos conscientes e capazes de contribuir para a construção de uma sociedade equilibrada e sustentável. Assim, o
uso de metodologias que trabalhem conceitos de maneira efetiva e problematizadora, tem o potencial de alterar a
visão do estudante sobre aulas de Física, em relação às aulas tradicionais. Para isso, é fundamental que o ensino de
Física seja repensado, considerando que metodologias ativas, tal como, a ciência cidadã, que tem potencial de
preparar os estudantes para enfrentar desafios da atualidade, refletindo, agindo e propondo soluções que possam
mudar a realidade em que vivem (Zimmerman, 2008).
Nesse contexto, as mudanças climáticas são um dos maiores desafios enfrentados pela sociedade atual e é
essencial que os estudantes compreendam sua importância e sejam capazes de tomar ações para enfrentá-las.
Segundo a ONU (2021), tais mudanças têm impactos significativos na saúde humana, na segurança alimentar, na
biodiversidade e no meio ambiente, sendo que um dos ambientes afetados é a Mata Atlântica, um dos mais
importantes biomas do mundo em termos de biodiversidade (ONU, 2021). O aumento da temperatura e a alteração
das chuvas provocadas pelas mudanças climáticas têm causado desequilíbrios na fauna e flora, levando à perda de
espécies e ao declínio da sua biodiversidade (Global Change Biology, 2019a), escassez de água (Gleick, 2014), mudanças
na floração e frutificação (Global Change Biology, 2019b), aumento da incidência de incêndios florestais (Abatzoglou e
Williams, 2016) e mudanças na distribuição de espécies (Global Change Biology, 2020).
Quando partimos para a perspectiva dos impactos das mudanças climáticas sobre os padrões de precipitação,
devemos ter atenção, pois sabemos que o território brasileiro é dotado de uma vasta e densa rede hidrográfica, com
muitos de seus rios destacando-se pela extensão, largura ou profundidade. A vazão média anual dos rios brasileiros é
de 179 mil m³/s, o que corresponde a aproximadamente 12% da disponibilidade hídrica superficial mundial (PBMC,
2013). Foram detectadas mudanças nos índices de precipitação, evapotranspiração, descarga e umidade do solo nas
principais bacias hidrográficas nacionais brasileiras usando downscaling. A avaliação do orçamento médio anual da
água, mostra uma redução projetada da disponibilidade de água em até 53% para o período 2071-2099 (Alvarenga et
al., 2018). Esse cenário sugere que as mudanças projetadas tem relação direta com as mudanças climáticas e podem
afetar o balanço hídrico de diversas maneiras, tais como, teor de umidade do solo, regime de armazenamento e
descarga de águas subterrâneas, alterar ecossistemas, desastres naturais, redução da disponibilidade de água, risco
de segurança da água doce, bem como afetar os gêneros alimentícios e de eletricidade (Alvarenga et al., 2018).
Portanto há uma necessidade de uma avaliação aprofundada do potencial impacto das mudanças climáticas sobre os
biomas e ao mesmo tempo sobre os recursos hídricos (Alvarenga et al., 2018).
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Paradoxalmente, estudos indicam que, em geral, o aquecimento global está causando um aumento da precipitação
em regiões úmidas e uma diminuição da precipitação em regiões áridas, embora haja variações locais e regionais
significativas (IPCC, 2021). A mudança nos padrões de precipitação, além de mudar os padrões naturais, pode ter
graves consequências, incluindo riscos para a segurança alimentar, impactos na saúde pública e danos à infraestrutura
e propriedade (Rosenzweig et al., 2018).
Partindo desta problemática, a ciência cidadã tem sido amplamente reconhecida como uma forma eficaz de
envolver o público na coleta de dados científicos e na tomada de decisões (Bonney et al., 2009). Quando se trata de
mudanças climáticas, a ciência cidadã pode desempenhar um papel importante no monitoramento e compreensão
dessas questões (Haklay et al., 2013). Por meio da participação da população em geral na coleta e análise de dados, a
ciência cidadã pode auxiliar na conscientização sobre os impactos das mudanças climáticas e informar políticas e
decisões relacionadas a essas questões. Além disso, a ciência cidadã pode ser uma forma de envolver as comunidades
locais na adaptação e mitigação das mudanças climáticas, incentivando a colaboração e a ação coletiva (Wiggins et
al., 2011).
O ensino de Física, quando baseado na ciência cidadã, pode auxiliar na formação de cidadãos conscientes e
engajados em relação às questões ambientais e a questões socioambientais, auxiliando na compreensão e tomada de
decisões (Ratcliffe, 2003). Ao proporcionar uma formação que enfatize a reflexão, a compreensão e a ação em relação
a essas questões, estudantes podem se tornar agentes de mudanças positivas, contribuindo para a construção de uma
sociedade equilibrada e sustentável (Freire, 1970; Ratcliffe, 2003). Portanto, é fundamental propor atividades
escolares no contexto da ciência cidadã, para que sejam tomadas medidas para mitigar as mudanças climáticas e
proteger a Mata Atlântica, uma floresta vital para o planeta.
II. REFERENCIAL TEÓRICO
O estudo foi estruturado no formato de oficinas sobre Física embasadas em competências gerais da Base Nacional
Comum Curricular - BNCC e na sensibilização social promovida pela Ciência Cidadã.
A. A Base Nacional Comum Curricular (BNCC)
A BNCC é uma iniciativa do Ministério da Educação - MEC (Brasil, 2017) que estrutura a Educação Básica no Brasil,
visando uma educação de qualidade através de competências e habilidades básicas que permitam aos estudantes
alcançarem seu potencial acadêmico e desenvolverem suas habilidades sociais, culturais e profissionais. O conceito
de competência incorporado pela BNCC (Brasil, 2017) tem enfoque no que os alunos "sabem" e no que eles "sabem
fazer", considerando conhecimentos, habilidades, atitudes e valores (Brasil, 1996).
O documento afirma que ao longo da Educação Básica, as aprendizagens essenciais definidas devem concorrer
para assegurar aos estudantes o desenvolvimento de 10 competências gerais que consubstanciam, no âmbito
pedagógico, os direitos de aprendizagem e desenvolvimento. Dentre as competências gerais definidas pela BNCC
relevantes no contexto deste estudo, destacam-se as relacionadas ao conhecimento, pensamento científico, crítico e
criativo, argumentação e comunicação que são articuladas à capacidade de resolução de problemas, trabalho em
equipe, utilização de tecnologia de informação e comunicação, aplicação dos conhecimentos adquiridos e
desenvolvimento de habilidades de cidadania (Brasil, 2017). A BNCC busca, também, fomentar os aspectos de
responsabilidade e consciência ambiental (Brasil, 2017) relacionados ao estudo aqui apresentado. A BNCC fornece
referências claras para o desenvolvimento dessas competências, com o objetivo de assegurar aprendizagens
essenciais para a vida cotidiana, o pleno exercício da cidadania e o mundo do trabalho (Brasil, 2017).
No que tange às habilidades específicas relativas à disciplina de Física no Ensino Médio, a BNCC ressalta: (Brasil, 2017):
• o desenvolvimento da capacidade de conceber e aplicar modelos para explicar fenômenos físicos;
• a compreensão da relação entre a Física e outras ciências, bem como sua importância para o desenvolvimento
tecnológico e social;
• a análise crítica de experimentos e resultados, buscando a confirmação ou rejeição de hipóteses;
• e a utilização de conceitos e ferramentas matemáticas para representar e solucionar problemas relacionados à
Física (Brasil, 2017, p. 549 - 562).
Além disso, a BNCC destaca a importância de o estudante desenvolver habilidades de comunicação e colaboração,
bem como a consciência ética e científica em relação à utilização da tecnologia e à tomada de decisões relacionadas
às questões tecnológicas e ambientais. Portanto, se destaca como um documento fundamental para orientar a
organização e o desenvolvimento do ensino de Física na Educação Básica brasileira, buscando garantir a formação de
indivíduos críticos, capacitados e conscientes.
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B. A Ciência Cidadã
A Ciência Cidadã é definida como uma abordagem interativa e participativa de pesquisa científica que envolve a
comunidade na coleta e análise de dados (Smith & Anderson, 2018). De acordo com Roy et al., 2012, a ciência cidadã
busca envolver a sociedade em projetos científicos, trazendo cidadãos para que colaborem na tomada de decisões
sobre questões relevantes para a comunidade e na solução de problemas locais, construindo assim pontes entre a
comunidade local e a ciência desenvolvida e, dessa forma, promovendo o engajamento público da ciência (Ferracioli
et al., 2023) através de uma colaboração eficaz e uma compreensão mais aprofundada da ciência e da sua importância
para a sociedade.
A participação da comunidade na ciência é um aspecto importante desta abordagem, pois permite que cidadãos
compreendam a questão básica da pesquisa científica sendo desenvolvida e participem ativamente da coleta e análise
de dados (Brown & Wilson, 2020). Além disso, a ciência cidadã fornece dados valiosos aos cientistas sobre fenômenos
e questões locais que podem ser de difícil acesso (Smith & Anderson, 2018), além do potencial de expandir nosso
conhecimento do ambiente natural, incluindo o monitoramento biológico e a coleta ou interpretação de observações
(Roy et al., 2012). A ciência cidadã mesmo que pouco mencionada e recentemente associada ao ensino de ciências, é
utilizada em diversas áreas da ciência observacional, tais como, mudanças climáticas, espécies invasoras, biologia da
conservação, restauração ecológica, ecologia populacional (Silvertown, 2009), biodiversidade, fenologia,
meteorologia (Roy et al., 2012), monitoramento de águas (Brown & Wilson, 2020), identificação de espécies de plantas
e animais (Smith & Anderson, 2018), avaliação da qualidade do ar (Brown & Wilson, 2020), astronomia (Lintott et al.,
2008; Smith et al., 2011).
A ciência cidadã não se limita apenas a estas áreas, em Física Moderna aplicada, por exemplo, existem projetos
como o CERN@home, que permite aos participantes ajudarem a processar dados do experimento LHC no CERN, o
Einstein@Home, que permite aos participantes usarem seus computadores pessoais para procurar sinais
gravitacionais e o @Zooniverse onde os participantes classifiquem dados em vários campos, incluindo Astronomia,
Biologia e História. Estes projetos revelam a amplitude da ciência cidadã em diferentes áreas de ciências da natureza
e como ela pode ser uma ferramenta valiosa para a descoberta científica e para a compreensão da realidade (Dalziel,
2017) no contexto da Educação Básica.
A ciência cidadã tem um grande potencial, pois engajamento e sentimento de controle sobre o processo
científico é um poderoso motivador, mas é importante saber que a motivação de cada um pode variar, pois não é
trivial projetar e desenvolver um projeto de ciência cidadã que atenda às necessidades de todos voluntários, o que
muitas vezes pode tornar o processo falho. Desta forma, os projetos devem ser adaptados aos interesses e conjuntos
de habilidades dos participantes e, compreender as motivações e expectativas, é crucial para desenvolver projetos de
sucesso (Roy et al., 2012). Há uma série de riscos associados ao uso crescente de tecnologia inovadora na ciência
cidadã pois que nem todos são capazes ou estão dispostos a utilizá-las ou muitas vezes têm um alto custo financeiro,
de modo que a uso dessas inovações precisa ser avaliada para cada projeto individualmente (Roy et al., 2012).
A maior parte da ciência cidadã envolveu uma abordagem contributiva e, geralmente, de observações
coletadas em campo ou virtualmente. A participação voluntária em estudos ecológicos tornou-se um dos pilares da
pesquisa voltada para a conservação da biodiversidade (Dickinson; Zuckerberg & Bonter, 2010), fato que sugere levar
a ciência cidadã para a escola, alinhando os conceitos de Ciências da Natureza à temática mudanças climáticas e
impactos ambientais, pode ser uma oportunidade especial para abrir caminhos de reflexão e sensibilização sobre a
temática abordada.
C. A BNCC, a Física e a Ciência Cidadã
Considerando a área de Ciências da Natureza e suas Tecnologias, a BNCC propõe a abordagem dos temas gerais,
relacionados a Física, Biologia e Química: Matéria e Energia, Vida e Evolução e Terra e Universo (BNCC, 2018, p.538).
A Física, como uma disciplina escolar, tem como objetivo apresentar conhecimentos teóricos e promover habilidades
práticas relacionadas ao estudo da Física Clássica, Moderna e Contemporânea, podendo incluir abordagens de
perspectivas histórico-filosóficas. Por outro lado, a Ciência Cidadã é um movimento que busca envolver a sociedade
na produção e difusão do conhecimento científico, tornando-a parte ativa e participante neste processo (Tweddle et
al, 2012). A articulação dessas três perspectivas pode resultar em uma educação participativa e engajada, na qual os
alunos possam desenvolver habilidades críticas e científicas através da resolução de problemas reais e da participação
em projetos científicos (Schroeder et al., 2011).
Assim, a Ciência Cidadã busca envolver o cidadão no processo de construção do conhecimento científico através
dos passos do método científico. Por outro lado, as competências gerais da BNCC abordadas neste estudo, a saber,
conhecimento, pensamento científico, crítico e criativo, comunicação e argumentação, privilegiam a sintonia com o
método científico e, por decorrência, com os princípios da Ciência Cidadã. Essa articulação naturalmente se conecta
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com a abordagem da Física no Ensino Médio na perspectiva de que o Ensino de Física deve promover o pensar e fazer,
a partir de uma questão básica e da articulação de aspectos conceituais e metodológicos, produzindo uma resposta à
questão original e a avaliação da significância, utilidade e importância dos resultados encontrados (Ferracioli, 2005).
Ao se envolver em projetos científicos, os alunos aprendem a colaborar com outras pessoas, a se comunicar de
forma clara e objetiva e desenvolver sua autoconfiança (Silvertown, 2009). Ao mesmo tempo, eles também aprendem
sobre os processos de investigação científica, desenvolvendo suas habilidades de pensamento crítico e solução de
problemas (Kost-Smith et al., 2010). Alguns exemplos de projetos que envolvem estudantes de ensino médio, ensino
de física e ciência cidadã incluem a medição da poluição luminosa (Helfert & Haas, 2015), o estudo da biodiversidade
urbana e o monitoramento do clima (Silvertown, 2009).
Estes são apenas alguns exemplos de projetos que podem ser realizados por estudantes do Ensino Médio,
envolvendo Ensino de Física e Ciência Cidadã. É importante destacar que a Ciência Cidadã é uma área em constante
evolução e novas oportunidades para a participação da sociedade na produção e difusão do conhecimento científico
estão surgindo a todo momento.
Em suma, a Ciência Cidadã pode ser usada para tornar o ensino de Física mais atrativo e significativo para os alunos,
levando-os a se tornarem cidadãos informados e conscientes do papel da ciência na sociedade (Tweddle et al, 2012),
uma vez que permite aos alunos aplicar conhecimentos teóricos em situações reais e desenvolver habilidades
científicas de forma, prática, participativa e engajada (Schroeder et al., 2011).
III. MATERIAIS E MÉTODOS
O estudo foi desenvolvido com o objetivo de promover a compreensão das Mudanças Climáticas e foi estruturado no
formato de oficinas que foram realizadas tanto em sala de aula quanto no Parque do Museu de Biologia Prof. Mello
Leitão (MBML), em Santa Teresa, Estado do Espírito Santo e contou com a participação de 118 alunos de 6 turmas da
1ª série do Ensino Médio da Escola Estadual de Ensino Fundamental e Médio José Pinto Coelho que coletaram dados
para o cálculo da vazão do Córrego São Pedro que passa pelo Parque do MBML e atrás da Escola.
A. Os Loci do Estudo
Localizada em meio aos 12,5% que restam da Mata Atlântica, um hotspot de biodiversidade, o município de Santa
Teresa está a 80 km da capital do Estado do Espírito Santo, a 682 metros de altitude, na região Sudeste do Brasil.
Fundada em 1875 por imigrantes italianos, é uma cidade de turismo de montanha e tem uma população de cerca de
24 mil habitantes (IBGE, 2021) e Índice de Desenvolvimento Humano Municipal - IDHM de 0,714, considerado elevado
pela classificação do PNUD (2021). O Índice de Desenvolvimento da Educação Básica - IDEB mais recentes, referentes
a 2019, mostra que Santa Teresa atingiu a nota 6,4 no Ensino Fundamental II, superando a meta estabelecida pelo
Ministério da Educação. Já no Ensino Médio, a nota foi de 4,8, ficando abaixo da meta estipulada (INEP, 2019).
A Escola Estadual de Ensino Fundamental e Médio José Pinto Coelho (EEEFM JPC), fundada em 1970, está localizada
na sede de Santa Teresa. Atualmente atende alunos do Ensino Fundamental II, do Ensino Médio, ensino técnico
integrado, técnico em informática, educação de jovens e adultos e modalidade de tempo integral com ênfase em guia
turístico. A escola é reconhecida por promover projetos educacionais inovadores e ofertar atividades extracurriculares
complementares à formação dos alunos e é considerada uma das principais instituições de ensino da região tendo
grande importância histórica para a cidade de Santa Teresa.
O Museu de Biologia Prof. Mello Leitão (MBML) localizado no centro de Santa Teresa, possui 7,7 ha cobertos
em grande parte por vegetação nativa da Mata Atlântica (Passos & Passamani, 2003) e abriga várias espécies de
animais desse bioma. O acervo do MBML conta com 54 mil registros botânicos e 225 mil exemplares zoológicos (INMA,
2023). Neste espaço são desenvolvidas ações educativas visando sensibilizar as pessoas sobre a importância da
preservação e conservação da natureza e da biodiversidade. Estas atividades têm o enfoque tanto em visitas escolares
quanto no grande público que podem vivenciar exposições, oficinas e trilhas ecológicas. O MBML foi fundado em 1949
pelo agrônomo de formação e naturalista Augusto Ruschi (1915-1986), pesquisador de beija flores e orquídeas,
consagrado como ativista ambiental e reconhecido nacional e internacionalmente na conservação e preservação da
fauna e flora brasileira, especialmente da ameaçada e biodiversa Mata Atlântica (Gonçalves, 2021) o que lhe rendeu
o título post mortem de Patrono da Ecologia no Brasil (Gonçalves, 2019). Atualmente o MBML é a sede do INMA -
Instituto Nacional da Mata Atlântica que tem a missão de realizar pesquisa, promover a inovação científica, formar
recursos humanos, conservar acervos e disseminar conhecimento nas suas áreas de atuação, relacionadas ao bioma
Mata Atlântica, propiciando ações para a conservação da biodiversidade e a melhoria da qualidade de vida da
população brasileira (INMA, 2021). A instituição é reconhecida por sua importante contribuição para a proteção da
Mata Atlântica e para a sensibilização da população sobre a importância da conservação ambiental, sendo
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frequentada por cerca de 90 mil visitantes/ano, constituído de públicos escolares e grande público, além de visitas
técnico-científicas (INMA, 2023).
B. A Oficina
Partindo de procedimentos de coleta de dados de pesquisa sobre Mudanças Climáticas desenvolvida no INMA -
Instituto Nacional da Mata Atlântica (Silva, 2023), as oficinas foram desenvolvidas em três etapas ao longo de dois
meses com 118 alunos da 1ª série do Ensino Médio da EEEFM José Pinto Coelho conforme apresentado na tabela I.
TABELA I. Organização das etapas da Oficina de Vazão do Córrego São Pedro.
Etapa
Descrição
Local
Período
1
Avaliação dos conhecimentos prévios dos estudantes à respeito do tema
mudanças climáticas
EEEFM JPC
15/03/22 a
18/03/22
2
Coleta de dados da vazão do Córrego São Pedro
MBML
22/03/22 a
31/03/22
3
Cálculo da vazão do córrego
EEEFM JPC
04/04 a 08/04
C. Etapa 1 - Avaliação dos conhecimentos prévios dos estudantes
Entre os dias 15/03/22 e 18/03/22, em sala de aula, foi aplicado um questionário com o objetivo de diagnosticar o
que os alunos entendiam sobre o tema Mudanças Climáticas. Em um dia os estudantes responderam as perguntas,
em outro houve a resolução das questões e considerações sobre a atividade. Esta etapa teve duração de duas aulas
por turma, sendo realizada em 3 dias por todas. Participaram desta etapa 118 estudantes de 6 turmas através de
atividades acessadas via Google Formulários.
D. Etapa 2 - Coleta de dados da vazão do Córrego São Pedro no Parque do MBML
Os alunos iniciaram a coleta de dados da vazão do Córrego São Pedro no Parque do MBML no dia 22/03/22, Dia
Mundial da Água, e foi encerrada no dia 31/03/22 com a distribuição das turmas nos turnos matutino e vespertino
conforme a organização da tabela II.
TABELA II. Organização dos dias de visitação ao MBML.
Dia
Turma(s)
Horários
22/03
01M1
Chegada: 7:20
Saída: 9:20
01V2
Chegada: 13:10
Saída: 15:10
24/03
01M2
Chegada: 7:20
Saída: 9:20
01V1 INT e 01V1 GUI
Chegada: 13:10
Saída: 15:10
31/03
01M3
Chegada: 7:20
Saída: 9:20
Inicialmente foi realizado um tour pelo Museu passando pelos principais pontos. Em seguida os estudantes foram
para a ponte mais a montante do trecho do Córrego São Pedro que corre dentro do MBML. Foi executada a coleta de
dados otimizando as características do local de estudo e a quantidade de alunos (Camilo de Jesus & Ferracioli, 2022).
O procedimento utilizado para estimar a vazão foi o método do objeto flutuante (EPA, 1997; Palhares et al., 2007;
FAO, 2023).
A figura 1 mostra a organização da coleta de dados no trecho do Córrego São Pedro. As silhuetas cinzas
representam alunos responsáveis por colocar o objeto flutuador à montante, as silhuetas escuras os alunos
responsáveis pelo registro do tempo de deslocamento do objeto flutuador localizados em cada margem e, sobe a
ponte, a silhueta cinza tracejada o aluno responsável por coletar o objeto flutuador à jusante. Os alunos que não
atuaram nas ações demonstradas nas figuras realizaram registros de vídeo e foto com seus smartphones.
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FIGURA 1. Esquema da coleta de dados no trecho do Córrego São Pedro, silhuetas cinzas, escuras e cinza tracejada representam
os estudantes que participaram da coleta de dados. Tracejados em vermelho indicam área amostrada em ângulos distintos.
Foram realizados 5 lançamentos utilizando limões como objetos flutuadores e preenchida uma tabela previamente
elaborada com os valores de tempo de cada lançamento. Por fim, foram feitas medidas relativas ao perfil de
profundidade e largura do leito do riacho.
E. Etapa 3 - Cálculo da vazão em sala de aula
Os alunos receberam instruções sobre como calcular a área média da seção transversal do córrego e como utilizar o
resultado desta operação em conjunto com tempo médio em que o limão percorreu a extensão de 6 metros para
estimar a vazão (figura 2). A atividade foi realizada em três aulas, onde cada estudante foi orientado a determinar o
fluxo médio em litros por minuto. Foram envolvidos os conceitos de Mecânica de Fluidos da Física, Geometria Espacial
e Estatística da Matemática (Camilo de Jesus e Ferracioli, 2022).
FIGURA 2. Recorte do roteiro de atividade disponibilizado aos estudantes para cálculo da vazão do Córrego São Pedro.
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IV. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Durante as etapas houve três momentos de atividades: o questionário diagnóstico, a participação na coleta de dados
e o cálculo da vazão do córrego.
A. Questionário diagnóstico
O questionário diagnóstico apresentou 5 perguntas de múltipla escolha e uma discursiva, sendo que na primeira
pergunta “Você já ouviu falar em Mudanças Climáticas?”, 112 dos 118 alunos responderam que sim e os outros 6
responderam talvez. Nenhum aluno respondeu que não. Diante dos resultados pode-se concluir que a maioria dos
alunos já tinha algum conhecimento sobre mudanças climáticas, o que demonstra que o assunto tem tido divulgação
significativa, o que é desejável dadas as severas perspectivas decorrentes. A tabela III mostra as outras 4 perguntas,
de múltipla escolha presentes no questionário.
TABELA III. Questões de múltipla escolha e o percentual das respostas certas.
Questão
Resposta certa
Resposta errada mais
frequente
% acertos
(Brasil Escola) As mudanças climáticas estão ocorrendo e já é
possível notar algumas modificações que provavelmente
relacionam-se com a ação do homem na biosfera. Assim sendo,
são necessárias ações urgentes para que nosso impacto no
meio ambiente seja reduzido. Analise as alternativas abaixo e
marque aquela que NÃO indica uma forma de deter o avanço
das mudanças climáticas.
Aumentar o uso de
combustíveis
fósseis
Realizar frequentemente
a regulagem dos carros
68%
(Brasil Escola) Muitas pessoas acreditam que as mudanças
climáticas afetam exclusivamente a temperatura do planeta,
provocando o aquecimento global. Entretanto, muitas vezes,
essas pessoas esquecem que, ao aumentar a temperatura, uma
série de organismos e ecossistemas são gravemente afetados.
Observe as alternativas abaixo e marque a única que NÃO é
uma consequência do aquecimento global.
Aumento da
frequência de
terremotos
Diminuição da
biodiversidade
68,02%
(Enem 2009) Reunindo as informações contidas nas duas
charges, pode-se inferir que:
a destruição das
florestas tropicais
é uma das causas
do aumento da
temperatura no
planeta
os regimes climáticos da
Terra são desprovidos de
padrões que os
caracterizem
69,4%
(Enem 2006) Com base em projeções realizadas por
especialistas, prevê-se, para o fim do século XXI, aumento de
temperatura média no planeta entre 1,4 ºC e 5,8 ºC. Como
consequência desse aquecimento, possivelmente o clima será
mais quente e mais úmido, bem como ocorrerão mais
enchentes em algumas áreas e secas crônicas em outras. O
aquecimento também provocará o desaparecimento de
algumas geleiras, o que acarretará o aumento do nível dos
oceanos e a inundação de certas áreas litorâneas. As mudanças
climáticas previstas para o fim do século XXI
poderão interferir
nos processos do
ciclo da água que
envolvem
mudanças de
estado físico
vão induzir o aumento
dos mananciais, o que
solucionará os problemas
de falta de água no
planeta
72%
Nestas questões que demandam aprofundamento, foram observados mais acertos, de 68% a 72%, do que erros.
Contudo, fica evidente que 25% dos alunos responderam equivocadamente as questões. Este resultado implica que
entre 28% a 32% das respostas não refletem adequadamente conhecimentos básicos que deveriam ter sido
consolidados em etapas prévias da Educação Básica.
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As respostas equivocadas nos exercícios de múltipla escolha podem refletir a necessidade de ajustes no processo
educativo, visando entendimento adequado de dinâmicas relevantes. Dentre as possíveis explicações para este
cenário, é válido considerar as facetas do analfabetismo científico e negacionismo científico relacionadas às mídias
sociais. Neste contexto, o alinhamento entre Ciência Cidadã e o ensino formal é fundamental não só para elucidar
aspectos do entendimento científico, mas, também, para propor ações visando maior qualidade na compreensão de
assuntos científicos relevantes a todos.
Na questão discursiva os alunos foram solicitados a escrever 6 palavras ou expressões relacionadas a mudanças
climáticas. Os resultados estão presentes na tabela IV.
TABELA IV. Palavras e expressões escritas pelos alunos e suas respectivas frequências.
Expressão chave
Contagem
Porcentual absoluto
Aquecimento Global
54
45,76 %
Chuva
46
38,98 %
Frio
42
35,59 %
Efeito Estufa
37
31,35 %
Calor
35
29,66 %
Secas
28
23,72 %
Desmatamento
25
21,18 %
Enchentes
19
16,10 %
Sol
17
14,40 %
Queimadas
17
14,40 %
Derretimento das geleiras
16
13,55 %
Furacão
13
11,01 %
Temperatura
11
9,32 %
Poluição
10
8,47 %
Chuva ácida
9
7,62 %
Raios
8
6,77 %
Massas de ar
6
5,08 %
A atividade discursiva oferece uma oportunidade de avaliar tópicos que, embora apropriados pelos alunos,
demandam maior atenção. Isto pode ser constatado a partir de palavras ou termos pouco recorrentes, com frequência
absoluta menor que 5 %: Desastres, Vento, Granizo, Combustíveis Fósseis, Terremotos, Gás Carbônico, Umidade,
Frente Fria, Reflorestamento e Biodigestor (Camilo de Jesus & Ferracioli, 2022). Estes termos pouco frequentes, além
de indicarem conceitos que poucos alunos os consideram no contexto de mudanças climáticas, refletem confusões no
entendimento de tópicos não relacionados, como é o caso do uso da palavra Terremotos, que sintomaticamente,
também foi fonte de erros na atividade de múltipla escolha.
Por outro lado, termos mais frequentes refletem conceitos que por motivos variados aparentam estar mais
assimilados pelos alunos. As três palavras ou expressões mais recorrentes na atividade discursiva, em termos
absolutos foram: Aquecimento Global, Chuva e Frio. Para além de investigar o quão coerente o entendimento destes
conceitos se dá para os estudantes, é valioso e oportuno considerar o quanto o contexto regional influi nessas
escolhas, uma vez que localmente, existe a chance que o aspecto turístico de cidade montanhosa, alinhado com a
forte tradição agrícola de muitas famílias pode ter caráter significativo na escolha destas palavras.
B. Coleta de dados no parque do MBML e cálculo da vazão
Foram realizadas medidas de deslocamento no córrego pelas turmas envolvidas conforme tabela V, assim como as
medidas relativas ao leito do trecho do riacho utilizado na atividade apontada na figura 3.
FIGURA 3. Dimensões aproximadas do trecho do riacho utilizado para medir a vazão. Pequenos números correspondem às
profundidades mensuradas em centímetros.
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TABELA V. Amostra dos dados de deslocamento do objeto flutuador: Compilado obtido por estudantes de uma das turmas do dia
22/03/2022.
Divisão das equipes
Responsáveis
Lançamentos dos alunos
Lançamento do limão
Aluno 01
Aluno 02
Aluno 03
Aluno 04
Aluno 05
01
02
03
04
05
Medição do tempo
de cima ponte
Aluno 06
11,12
12,48
13,43
12,32
12,84
Aluno 07
11,10
10,88
12,98
11,05
12,95
Aluno 08
11,07
11,49
12,85
11,22
13,40
Aluno 09
10,64
11,09
12,33
11,15
12,26
Aluno 10
10,29
11,15
12,46
10,97
12,48
Medição do tempo
da lateral esquerda
Aluno 11
11,31
11,10
10,69
11,63
12,27
Aluno 12
11,70
10,86
11,86
10,82
12,33
Aluno 13
10,77
11,76
11,57
11,54
12,18
Medição do tempo
Da lateral direita
Aluno 14
11,50
11,84
13,11
11,56
13,32
Aluno 15
11,44
11,56
12,93
12,05
13,34
Aluno 16
11,79
11,84
13,33
11,88
12,27
Coleta do limão
Aluno 17
Registro de imagens
Alunos restantes
A figura 4 nos mostra como ocorreu a atividade de coleta de dados, 5 estudantes estão posicionados às margens
da montante, os demais em cima da ponte à jusante, o professor responsável na margem próximo a ponte e o
orientador dentro do riacho, exemplificando como funciona o método do objeto flutuante.
FIGURA 4. Oficina de coleta de dados no riacho que passa dentro do parque do MBML.
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Os cálculos utilizando os dados obtidos em campo - tabela V e figura 3, resultaram em estimativas de vazão ao
redor de 15 mil litros por minuto. Dos 118 alunos, 78 executaram as operações e concluíram a atividade, sendo que
os 40 alunos que não fizeram, não seguiram o roteiro ou não se interessaram em realizar a atividade. Dentre os 78
que concluíram, 43 realizaram adequadamente e chegaram a uma resposta de vazão próxima de 15 mil litros por
minuto, já os 35 restantes conseguiram finalizar, mas erraram nas unidades de medidas e chegaram a uma resposta
incorreta.
Uma vez que quase metade dos alunos realizaram cálculos incorretos, observa-se dificuldades em seguir o roteiro
explicativo, realizar cálculos de matemática básica, média aritmética, equações e conversão de unidades: estas
constatações apontam conteúdos que demandam enfoque especial. Por outro lado, percebeu-se que a prática da
ciência cidadã estimulada por atividades de pesquisas dentro do Museu de Biologia propiciou aos alunos uma visão
ampla e significativa dos conteúdos de Ciências da Natureza e Matemática, talvez pelo fato de que a teoria e prática
estavam devidamente articuladas e o estudante conseguiu observar, empiricamente, uma utilidade naquilo em que
está fazendo (Camilo de Jesus & Ferracioli, 2022). Além disso, as asserções de valor, aquilo que o aluno aprende de
mais importante, podem ser considerados os pontos que mais relevantes na oficina (Ferracioli, 2005).
V. CONSIDERAÇÕES FINAIS
A realização de uma oficina de Física em um curso d'água dentro de um Museu de Biologia em um instituto de pesquisa
com enfoque em ciências naturais de um bioma ameaçado, ofereceu uma oportunidade ímpar para que os estudantes
empregassem conceitos de Física a situações do mundo real. Além disso, propiciou uma experiência ao procedimento
científico e na vivência com um pesquisador em ação, permeado pela investigação prática utilizando conceitos que
estão aprendendo teoricamente, o que pode auxiliar no engajamento efetivo nas atividades relacionadas à Física em
direção a uma aprendizagem significativa (Ausubel, 2003).
Além da experiência prática e imersiva, a oficina pode oferecer aos estudantes uma oportunidade de se
envolverem em uma atividade no contexto da ciência cidadã, onde os estudantes foram levados a vivenciar os passos
do processo de construção do conhecimento científico e a importância da ciência na sociedade (BNCC, 2018). Esta
experiência pode favorecer uma conectividade e engajamento com as questões científicas que afetam suas vidas
cotidianas e aprender a contribuir ativamente para a solução de problemas da sociedade contemporânea (Tweddle
et al, 2012), como as mudanças climáticas. Concomitantemente aos aspectos relativos à ciência cidadã, esta
investigação mediou a assimilação de conceitos de Física no estudo da relação entre a velocidade da água e a seção
transversal do córrego.
Os resultados da Oficina Vazão do Córrego São Pedro apontam para o fato de que, em atividades experimentais
dentro de um ambiente diferente da escola, partindo da perspectiva da ciência cidadã podem oferecer uma
oportunidade para um maior engajamento na ciência da escola quando comparado a uma aula expositiva tradicional,
talvez pelo fato do aluno vivenciar um ambiente diverso ao da escola. Atividades como esta devem ser planejadas
com maior frequência e cuidado como aponta Roy et al. (2012), partindo do princípio que é importante que o
estudante esteja envolvido de forma explícita com o método científico e que esteja fora do ambiente da sala de aula.
Além disso, diante das mudanças no clima e ecossistemas, esse tipo de oficina parece constituir em uma ferramenta
relevante para o desenvolvimento tanto intelectual quanto experimental. Portanto o projeto em geral, buscou através
da coleta e análise de dados, uma porta de entrada para conscientizar jovens sobre a necessidade de buscar medidas
que possam reduzir os danos antrópicos acumulados durante anos, visando melhorar a qualidade de vida desta e das
próximas gerações (Camilo de Jesus & Ferracioli, 2022).
Por fim, os resultados deste estudo revelam que a articulação de conteúdos da Física na perspectiva das diretrizes
da BNCC e articulados aos princípios da Ciência Cidadã pode ser promissora na medida em que se desenvolvam novos
estudos abrangendo distintas temáticas relacionadas à Física da Educação Básica.
AGRADECIMENTOS
Trabalho parcialmente financiado pelo CAPES, CNPq & MCTI. Agradecimento especial à Escola Estadual de Ensino
Fundamental e Médio José Pinto Coelho e ao Instituto Nacional da Mata Atlântica (INMA) pelo lócus de realização
deste trabalho.
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