STEM no ensino médio ajuda professor a desafiar alunos
Em projeto transdisciplinar, turma do segundo ano construiu um sistema que usa energia solar para tornar a água potável
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Raimundo Nonato, professor de química no ensino médio técnico do Instituto Federal do Ceará, é um entusiasta do STEM (sigla em inglês para Ciência, Tecnologia, Engenharia e Matemática) e usa esse modelo de ensino para trabalhar de forma prática conceitos de várias áreas do conhecimento. Em março de 2021, ele propôs um desafio a seus alunos do segundo ano: desenvolver um purificador de água com os recursos disponíveis na cidade de Crateús, que fica a 400 quilômetros de Fortaleza. O resultado deste trabalho, que envolveu diversas análises e experimentações feitas de forma colaborativa por toda a turma, é o Aquasolis, um sistema que usa a energia solar para purificar a água.
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O professor conta que a proposta inicial era trabalhar com os alunos o ciclo da água na natureza (evaporação, transpiração, condensação, precipitação e infiltração). Para isso, partiu de um protótipo que havia sido construído durante um projeto de iniciação científica que ele tinha orientado em 2019. Era uma espécie de aquário de vidro que demonstrava como é possível dessalinizar a água usando energia solar.
Como o STEM ensina o aluno do ensino médio a planejar
Na primeira parte do desafio, pediu aos alunos que analisassem o protótipo para compreender seus êxitos e limitações. Depois, eles precisaram propor aprimoramentos para o sistema e metodologias de verificação dos resultados obtidos. Para o desenvolvimento desta etapa, os estudantes entenderam a necessidade de aprender sobre planejamento, desenho 3D, prototipagem básica e relatório de campo. Isso, os ajudou a prever e corrigir possíveis falhas de projeto.
Nessas experiências, o primeiro modelo construído acabou se quebrando, o que permitiu entender a fragilidade do material usado em sua construção. Então, muitas outras versões foram criadas e recriadas pelos estudantes até chegar ao purificador atual. Todo esse processo, segundo o professor, mostrou aos envolvidos no trabalho o caráter cumulativo e coletivo do conhecimento científico.
Como funciona o Aquasolis
O Aquasolis, em sua versão atual, purifica a água por destilação (técnica de filtragem baseada na diferença de pontos de ebulição entre as substâncias que compõem a mistura). A estrutura do sistema consiste em uma bancada de madeira sobre a qual é instalado um reservatório de vidro com capacidade para três litros de água. A luz do sol, forma de energia mais barata e abundante na região, atravessa o vidro e aquece a água, provocando sua evaporação e separando os sais e outros resíduos, que permanecem no fundo do reservatório. O vapor, que segue por um sistema de condensação formado por latas de alumínio, volta a ser líquido e é guardado em um outro reservatório, que é uma garrafa PET.
Como a água 100% pura não é adequada ao consumo, entre o condensador e o reservatório final, ela recebe uma resina, a mesma utilizada nos bebedouros da escola, que restaura a quantidade de sais necessária.
O STEM no ensino médio e a importância da verificação dos dados
No STEM se destaca a importância da análise crítica baseada em evidências. Para verificar os resultados obtidos pela versão final do Aquasolis, foi feita uma parceria com a empresa de abastecimento de água da cidade. Os alunos puderam utilizar o laboratório da empresa para testar a qualidade das amostras por meio de análises microbiológicas, que comprovaram a eliminação total de coliformes fecais e outros microrganismos.
"O STEM serve como uma ferramenta para colocar em prática uma ideia legal que a gente não sabe por onde começar, e aí ele permite, de forma simples, voltar para o método científico que é a raiz da pesquisa. A gente tem no STEM uma forma de trazer para o mundo real uma ideia que a gente pensava impossível", explica o professor Raimundo. Ele ainda explica que a metodologia pode ser adaptada para vários contextos. "Utilizamos os recursos disponíveis na nossa escola, que fica numa cidadezinha a mais de seis horas da capital do estado."
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O STEM e a transdisciplinaridade no ensino médio
Um dos benefícios de usar essa metodologia transdisciplinar é incentivar os estudantes a perceberem o seu entorno e ver significado no que estão aprendendo. Maria Clara, de 17 anos, que hoje está no terceiro ano do ensino médio, participou do projeto do Aquasolis e diz que a experiência mudou completamente a maneira como ela entende o aprendizado de ciências. "Ao redor da gente, tem muitos problemas que precisam ser resolvidos e o STEM nos chama para esse desafio e nos dá o caminho para isso, e nesse caminho a gente aprende que todas as disciplinas estão interligadas", diz a estudante.
Aprendendo "pra nunca mais esquecer"
Maria Clara explica que ao participar da construção dos protótipos aprendeu, para nunca mais esquecer, sobre o ciclo da água (química), materiais bons e maus condutores de calor (física), análise microbiológica (biologia), energia solar, engenharia e, sobretudo, matemática. "No desenvolvimento das diversas versões, fomos percebendo que as dimensões do reservatório de vidro, a proporção da mesa de madeira, o tamanho e a quantidade de latinhas, definiam uma maior velocidade e uma melhor eficiência no processo de purificação da água. Aí entendi o quanto a matemática é importante", diz.
Premiação pelo uso de STEM no ensino médio
O sistema solar de purificação de água dos alunos de Crateús ficou em segundo lugar no Prêmio Samsung Respostas para o Amanhã de 2021. Esta premiação é uma iniciativa global da empresa sul-coreana e estimula professores da rede pública a utilizarem o STEM no trabalho científico com seus alunos. No Brasil, desde a primeira edição em 2014, este programa já envolveu 162.906 estudantes, 15.803 professores e 5.036 escolas públicas em 8.113 projetos inscritos ao longo de sete edições.