Impressão 3D dos fosfolipídeos como recurso didático para o ensino de Biologia Celular

Juliardnas Rigamont dos Reis1

; Ana Cássia Sarmento Ferreira2

; Dionne Cavalcante

Monteiro3

1Universidade Federal do Pará (UFPA);2Instituto Federal de Educação, Ciência e

Tecnologia do Pará (IFPA); 3Universidade Federal do Pará (UFPA); jran@ufpa.br

Resumo: A Biologia Celular estuda a célula, unidade importante para a compreensão da vida e é uma disciplina básica em cursos das áreas de Ciências Biológicas e da Saúde; o estudo das estruturas celulares se torna abstrato e de difícil entendimento pois estas são de tamanhos microscópicos. Dessa maneira é importante que o professor, para facilitar o entendimento destes conteúdos, permita que o aluno viva experiências que despertem motivação e criatividade. Modelos tridimensionais auxiliam no processo ensino-aprendizagem, pois permitem uma melhor visualização das estruturas celulares, sendo a estratégia didática proposta neste trabalho como recurso para o estudo dos fosfolipídeos componentes da membrana plasmática. As estruturas moleculares dos fosfolipídeos foram modeladas no Blender, um software de modelagem e animação 3D de código aberto, criando um quebra cabeça com os átomos impressos em uma impressora 3D; também foi confeccionado um guia de orientação para a montagem dos modelos de fosfolipídeos. Estes produtos educacionais são recursos didáticos que permitem tornar as aulas de Biologia Celular mais dinâmicas e interativas, contribuindo para o ensino desta disciplina.

Palavras-chave: Modelagem 3D; Blender; Biologia Celular; fosfolipídeos

Introdução

O ensino da Biologia Celular permite estudar a estrutura, função e comportamento das

células, logo é uma disciplina de grande relevância para os cursos de Ciências Biológicas e

da área de Saúde. Essa área abrange os conteúdos básicos da célula, bases para a

compreensão dos seres vivos, sendo uma disciplina abordada em diversas nomenclaturas

(Biologia Celular, Biologia Celular e Molecular, Citologia, Células e Moléculas, Biologia

Geral).

Uma das grandes dificuldades no ensino voltado à biologia celular é a visualização e

entendimento das estruturas celulares, organelas e suas funcionalidades, já que são

estruturas de tamanhos microscópicos (ORLANDO et al., 2009). Os conteúdos tornam-se

abstratos, construídos basicamente a partir de investigações microscópicas e bioquímicas,

por isso de difícil entendimento para os discentes que, na maioria das vezes, possuem como

único recurso disponível para o seu processo de aprendizagem a sua imaginação. Este

cenário dificulta o entendimento da importância das estruturas celulares para os organismos.

Sendo a Educação um processo que vai além de ensinar, também é responsável por

estimular a curiosidade, desenvolver a autonomia crítica e criativa do aluno. Dessa forma, o

professor como sujeito facilitador desse processo, pode criar oportunidades para melhorar a

aprendizagem, permitindo que o aluno tenha experiências intensas e adequadas, capazes

de despertar a motivação para a indagação e para atitudes investigativas, nas quais os

alunos busquem soluções.

O professor precisa estabelecer um processo de ensino-aprendizagem favorável à

expressão do potencial criativo dos alunos, considerando suas habilidades cognitivas, seus

interesses e estilos de aprendizagem.

Como afirma Alencar (2002), o momento atual exige novas práticas de ensino, de forma que

os educadores passem a assumir um papel de catalisadores do potencial criativo de cada

aluno, o que certamente resultaria em melhor aproveitamento de talento e potencial humano

no contexto educacional.

No entanto, muitos educadores enfrentam dificuldades em propor novas metodologias de

ensino e dentre os motivos está a formação docente, que nem sempre os estimula a adotar

recursos educacionais diferenciados. Wechsler (2002) ao analisar os resultados de vários

estudos brasileiros sobre a importância do desenvolvimento da criatividade no contexto

escolar, realizados com diferentes faixas etárias, destaca que o maior desafio para a escola

é despertar os professores para suas próprias dificuldades em desenvolver estratégias de

ensino mais adequadas. E enfatiza que tais dificuldades estariam ligadas ao despreparo do

professor, em virtude de falhas em sua formação e à existência de barreiras pessoais

internas que os impedem de ousar e utilizar estratégias inovadoras em suas práticas.

Oliveira e Alencar (2007) também observaram isso e destacaram como obstáculos à

criatividade aspectos relacionados à formação e atuação do professor como, por exemplo, o

ensino tradicional e conteudista que receberam em seu processo formativo, o

desconhecimento do tema criatividade, a ausência de atualização e o ensino

excessivamente teórico praticado nos cursos de licenciatura.

Nesse cenário, a modelagem didática é uma metodologia alternativa que busca estimular a

criatividade dos alunos, propondo recursos que contribuam para o ensino, além de

proporcionar ambientes de aprendizagens que superem as limitações do modelo didático

tradicional. Afinal, Os modelos tridimensionais se mostram bastante didáticos, pois os próprios estudantes obtêm melhor resultado em suas aulas devido à maneira diferenciada pela qual é ensinada a matéria. Os modelos auxiliam uma melhor visualização e compreensão dos conteúdos, sendo fácil de relacionar o todo com as partes e as partes com o todo. O modelo apesar de simplificado, não deve conter aspectos errados ou confusos com relação ao tema estudado. O estudo a partir dos modelos é um processo mais dinâmico e se enfoca num modo mais prazeroso de aprendizagem; mais fácil de associações com o cotidiano. (ORLANDO et al., 2009, p.13).

Buscando inovar no processo de ensino-aprendizagem, este trabalho tem como objetivo

geral propor uma estratégia didática baseada na impressão 3D de estruturas biológicas para

uma melhor visualização e aprendizado da estrutura molecular dos fosfolipídeos.

Metodologia

As estruturas moleculares dos fosfolipídeos foram modeladas no Blender, um software de

modelagem e animação 3D de código aberto. Foram modelados os cinco fosfolipídeos

(esfingomielina, fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamina, fosfatidilinositol e fosfatidilserina) que

constituem a membrana plasmática humana. Os fosfolipídeos são constituídos por átomos,

e como na modelagem, os átomos são representados por esferas diferenciadas pelo

tamanho e cor, conforme o quando a seguir:

Quadro 1: Componentes Moleculares dos Fosfolipídeos

Nome do Átomo Escala (uniforme) Cor Quantidade

Hidrogênio 2,0 cm Branco 417

Carbono 2,5 cm Preto 221

Nitrogênio 3,0 cm Azul 5

Oxigênio 3,5 cm Vermelho 45

Fósforo 4,0 cm Verde 5

Fonte: própria autora

O produto educacional criado é um quebra cabeça de fosfolipídeo, e para montá-lo os

alunos receberão os átomos impressos na impressora 3D e um guia para orientar a

construção dos modelos tridimensionais dos fosfolipídeos.

Nos primeiros modelos tridimensionais desenvolvidos os átomos foram perfurados com a

quantidade de ligação química que estabelecem, no entanto notou-se que ficaria muito

intuitivo e não permitiria ao educador observar se os alunos compreenderam a teoria, assim,

os átomos foram remodelados com várias perfurações. Logo, para construção dos modelos

tridimensionais os alunos precisarão do conhecimento científico da quantidade de ligações

químicas estabelecidas por cada átomo. Tais ligações serão representadas por palitos de

dente, visto que apresentam maior resistência quando comparados às hastes projetadas e

desenvolvidas na impressora 3D.

Junto aos demais produtos foi elaborado um guia de uso, pois o estímulo visual contribuirá

para a aprendizagem, afinal, a maioria das informações que o cérebro recebe é através da

visão. Isso ocorre tanto na leitura de textos quanto na observação de imagens, porém, a

assimilação imagética é muito mais rápida, pois o cérebro é capaz de perceber uma imagem

em um décimo de segundo (OLIVEIRA 2011).

O processo de aprendizagem está intimamente ligado aos estímulos enviados ao cérebro

humano, e depende desses para ativar o raciocínio e a assimilação. Portanto, o trabalho do

professor não consiste em motivar o aluno, mas sim em estimular o seu raciocínio

(ZANATA, 2014).

Quando o modelo de ensino é abstrato e vertical, a probabilidade do aluno aprender menos

é grande, pois ao assumir uma postura passiva, ele restringe-se a aprender decorando e

copiando, mas não exercita a capacidade de criar e transformar, ações fundamentais para a

sua formação (PANACHE, 2001).

Portanto, é importante que as atividades lúdicas se façam presentes na sala de aula, como

elementos estruturantes do processo de ensinar e desencadeadoras de aprendizagens

significativas, aquelas em que o ser humano precisa integrar suas capacidades de pensar,

agir e sentir, sem hipertrofiar. Mas ludicidade no ensino superior? Sim! Quem disse que na

educação universitária não se pode trabalhar ludicamente? Primeiramente é preciso

desmistificar a compreensão restrita de ludicidade como sendo ação recreativa ou de lazer.

A ausência da linguagem visual tem reduzido o ensino-aprendizagem, pois a práticas

utilizadas são reiteradamente academicistas, ou muito assentadas sobre conteúdos

abstratos. Não que os conteúdos não sejam importantes. Eles são nossa matéria-prima, isso

é uma questão indiscutível. Mas é preciso entender que o ser humano não aprende apenas

com o intelecto (D’ÁVILA 2014).

Foi a partir desses princípios que o quebra-cabeça dos fosfolipídeos foi elaborado. Durante

a montagem das peças o aluno conseguirá enxergar aquilo que está aprendendo, tornando-

se mais ativo no processo de ensino-aprendizagem e facilitando a memorização dos

conteúdos. Isso porque ao juntar as peças será capaz de visualizar e compreender as

ligações químicas estabelecidas pelos átomos que constituem os fosfolipídeos.

Esse quebra cabeça é importante para o processo de aprendizagem, pois materializa um

conhecimento abstrato. Quando o aluno trabalha apenas com memorização, é comum que

esqueçam os conceitos após a aula. Mas quando o aluno faz, a aprendizagem é efetiva,

pois de acordo com a pirâmide de aprendizagem, o ser humano aprende: 10% quando lê;

20% quando ouve; 30% quando observa; 50% quando vê e ouve; 70% quando discuti com

outros; 80% quando faz; 95% quando ensina aos outros (GLASSER, 2017).

Considerações finais

Morin (2007) define inovação no ensino como toda ação educativa que visa alterar,

aperfeiçoar e qualificar o feito nas ações educativas para que a formação deixe de ser muito

teórica e pouco prática. A impressão 3D dos átomos que constituem o quebra-cabeça dos

fosfolipídeos e a elaboração do guia de montagem são recursos didáticos inovadores que

permitem tornar as aulas de biologia celular mais dinâmicas e interativas. O aluno será

capaz de montar as fórmulas espaciais dos cinco tipos de fosfolipídeos que constituem a

membrana plasmática, o que permite uma maior participação destes no decorrer das aulas,

além de uma maior compreensão acerca de como esses átomos se organizam quando

estabelecem ligações químicas. Auxiliando no estudo das estruturas da membrana

plasmática, tornando o estudo das estruturas celulares menos abstrato e contribuindo para o

ensino da Biologia Celular, uma disciplina básica nos cursos de Ciências Biológicas e da

Saúde.

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