karlla vieira carmo

UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA Instituto de Ciências Biológicas

Instituto de Física

Instituto de Química

Faculdade Unb Planaltina

Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências

Mestrado Profissional em Ensino de Ciências

Habilidades e procedimentos da investigação científica – Observação,

Registro e Inferência – no ensino de tópicos de Biologia Celular e

Molecular.

Karlla Vieira Do Carmo

Proposta da ação profissional resultante da

Dissertação de Mestrado realizada sob a

orientação da Profª Drª Louise Brandes

Moura Ferreira e co-orientação da Profª Drª

Carla Maria Medeiros y Araújo apresentada

à banca examinadora como requisito parcial

à obtenção do título de Mestre em Ensino

de Ciências – Área de concentração: Ensino

de Biologia, pelo Programa de Pós-

Graduação em Ensino de Ciências da

Universidade de Brasília.

Brasília

Julho – 2012

SUMÁRIO

1 - APRESENTAÇÃO ................................................................................................... 02

2 - CONHECENDO UM POUCO MAIS SOBRE OS TRÊS

PROCEDIMENTOS .................................................................................................... 04

3 - AS AULAS ................................................................................................................ 09

4 - AULA 1: INTRODUÇÃO À REFLEXÃO DA OBSERVAÇÃO E REGISTRO

DA OBSERVAÇÃO ...................................................................................................... 10

5 - AULA 2: OBSERVAÇÃO E REGISTRO NA BIOLOGIA CELULAR E

MOLECULAR ............................................................................................................... 18

6 - AULA 3: COMPREENDENDO MELHOR OBSERVAÇÃO E REGISTRO

PARA INFERIR ............................................................................................................ 27

7 - AULA 4: PRATICANDO A INFERÊNCIA .......................................................... 36

8 - AULA 5: PRATICANDO OBSERVAÇÃO, REGISTRO E INFERÊNCIA ...... 40

9 - AULA 6: REFLEXÕES FINAIS ............................................................................ 59

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................ 62

2

APRESENTAÇÃO

Muitas são as limitações encontradas nos currículos que integram o ensino de

ciências na atualidade. A maneira como a ciência é vista por alunos e, até mesmo, por

muitos professores como área altamente descritiva e memorística é um reflexo dessas

limitações (KRASILCHIK, 1987). Adicionalmente encontra-se a falta de compreensão

sobre a natureza da ciência em virtude da propagação de um ensino que não valoriza o

entendimento dos processos que norteiam o fazer científico. Tal comportamento pode

levar o estudante a acreditar na ciência como única e inflexível verdade. Por esses

motivos, não é raro encontrar artigos, livros e demais publicações discutindo e

propondo alternativas que sugiram uma educação em ciências mais instigante,

envolvente e significativa.

Ensinar ciências considerando os seus processos de construção, ou seja, as

habilidades e procedimentos que envolvem a investigação científica pode ser uma

dessas alternativas, apesar de não ser uma novidade na educação. As habilidades e

procedimentos da investigação científica são, em síntese, o comportamento que as

pessoas realizam quando fazem ciência, independentemente do nível de complexidade e

podem auxiliar na compreensão de como são constituídos os produtos da ciência, os

conteúdos estudados pelos alunos (REZBA; SPRAGUE; FIEL; FUNK, 1994). Essa

perspectiva de ensino fundamenta-se nas ideias evidenciadas por Jonh Dewey no fim do

século XIX e início do século XX. Dewey esclarecia que o ensino deveria objetivar,

entre outros aspectos, o desenvolvimento de um pensamento reflexivo para que os

estudantes compreendessem de que maneira os conteúdos estudados na escola haviam

sido construídos. Ele considerava esse “pensar reflexivo” como uma maneira de pensar

que fugia aos aspectos mecânicos da aprendizagem (DEWEY, 1910).

Assim, embora tenha havido tentativas de desenvolver currículos que seguissem

tais premissas educacionais, essa preocupação permeou principalmente o ensino básico

e pouco, ou quase nada, o ensino superior. Entretanto, para que o professor seja capaz

de trabalhar aspectos de desenvolvimento de habilidades e procedimentos na

investigação científica com seus alunos, acredita-se que tais aspectos também devam ser

abrangidos/aprendidos na graduação.

E foi nesse ínterim que esse material didático foi organizado. O objetivo desse

trabalho é propor, a partir de algumas práticas de Biologia Celular e Molecular, uma

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sequência didática de 30 horas-aula a serem desenvolvidas com graduandos em

Licenciatura em Ciências Biológicas, oferecendo momentos que levem esses estudantes

a refletirem especificamente sobre três habilidades e procedimentos da investigação

científica: a observação, o registro e a inferência.

E por que trabalhar esses três procedimentos?

Classificam-se as habilidades e procedimentos da investigação científica em

duas categorias: processos básicos e processos integrados (OSTLUND, 1995,

PADILLA, 2011; REZBA et al, 1996). Os básicos são a observação, o registro, a

inferência, a classificação, a mensuração e a predição. Os integrados são o uso de

números, a construção de hipóteses, o controle de variáveis, a experimentação, a criação

de definições operacionais, a elaboração e o uso de modelos, a interpretação dos dados e

a comunicação de resultados. Acredita-se que o domínio dos processos básicos fornece

a base para a aprendizagem dos processos integrados. Como a observação, o registro e

a inferência são habilidades e procedimentos que estão no cerne do fazer científico, ou

seja, são os procedimentos mais básicos da investigação científica, escolheu-se trabalhar

nesse material didático esses três procedimentos.

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CONHECENDO UM POUCO MAIS SOBRE OS TRÊS

PROCEDIMENTOS

A Observação

A observação é indubitavelmente considerada o processo central na investigação

científica. Conceitualmente, a observação é o ato ou a ação de verificar, examinar e

assimilar uma informação Nas Ciências Naturais, as observações são essenciais na

descrição dos fenômenos naturais, na construção de modelos científicos bem como na

elaboração e teste de teorias. De acordo com filósofos e historiadores da Ciência

(HANSON, 1958, KUHN, 1970, POPPER, 1974) e pesquisadores em Ensino de

Ciências (EBERBACH; CROWLEY, 2009) algumas características específicas da

observação científica são:

- as observações dos fenômenos naturais não são cópias da realidade;

- nosso equipamento cognitivo “filtra” o que é percebido pelos sentidos1;

- é dependente dos conhecimentos prévios e também técnicos dos observadores.

Nos processos de investigação científica, a observação se refere à associação de

habilidades e coleta de dados utilizando os cinco sentidos e instrumentos que os

potencializam (HAURY, 2002). Os cientistas também refinam seus dados oriundos de

observação ao utilizarem processos do pensamento científico tais como a comparação, a

categorização e a inferência. Além disso, tentam aplicar protocolos que minimizam

vieses no momento da observação, apesar de sabermos que são influenciados

principalmente por suas experiências e conhecimentos prévios (EBERBACH;

CROWLEY, 2009, OGUZ-ÜNVER; YÜRÜMEZOGLU, 2009). Em uma investigação

científica é necessário possuir conhecimentos específicos da área para se fazer uma

observação acurada.

Ensinar a observação dentro de uma área de conhecimento é, portanto,

desafiador. Essa dificuldade se dá, principalmente, porque cientistas filtram suas

1 Não é objetivo desta proposta adentrar nos aspectos neurofisiológicos da percepção sensória. Para um

texto de referência na área indicamos o livro de KANDEL, SCHWARTZ e JESSELL, 2000.

5

observações de maneira diferente dos aprendizes. Para um especialista a observação

tem o papel de parte de um processo de investigação enquanto que para observadores

comuns geralmente a observação é uma atividade simples a partir da qual se fará toda a

coleta de dados. Assim, para desenvolver essa habilidade é preciso articulá-la ao

conhecimento apropriado, ferramentas corretas, realizar as perguntas certas para o que

se quer observar, documentar o fenômeno e apoiá-lo sobre argumentações científicas.

O Registro

Complementarmente à observação está o registro da observação. Os registros de

observações são formas de documentar o observado e de dar suporte às análises

científicas (EBERBACH; CROWLEY, 2009). É uma forma de comunicação, que

consiste em criar e usar a linguagem e símbolos para transmitir ideias, conceitos e

pensamentos. Tal processo ainda possibilita preservar ideias que serão comunicadas

futuramente. É por meio desse registro que futuros pesquisadores serão capazes de

conhecer peculiaridades de determinadas descobertas e rotinas científicas. A História da

Biologia é rica em exemplos (Mendel, Darwin, Hooke) da importância dos registros

encontrados em diários pessoais e cadernos de campo dos pesquisadores (MAYR,

1982).

Manter registros, descrevendo com precisão as observações, auxilia no ato de

distinguir observações reais de ideias e especulações sobre o que foi observado, pois

com o decorrer do tempo, caso não sejam registradas, essas observações podem se

confundir com o que provavelmente se quer inferir. Desse modo, o registro é uma etapa

importante na construção do conhecimento em ciências.

A Inferência

Inferências são conclusões ou hipóteses que explicam fenômenos ou fatos a

partir de evidências. Historicamente, Aristóteles (384-322) foi o primeiro pensador

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ocidental a formalizar o estudo das inferências (1965). Para esse filósofo havia três tipos

básicos de inferências: a dedutiva, a indutiva e a abdutiva. Entretanto, a maior parte do

estudo de Aristóteles deteve-se em inferências dedutivas. Esse tipo de inferência parte

de premissas verdadeiras e chega à uma conclusão verdadeira. O exemplo clássico é

“todo homem é mortal”, “Sócrates é homem”, “logo, Sócrates é mortal.” Note-se,

entretanto, que esse tipo de inferência não acrescenta nenhum conhecimento novo sobre

o mundo ou sobre Sócrates. As inferências que as pesquisas científicas realizam são do

tipo indutiva e abdutiva. As inferências indutivas partem de casos particulares

observáveis na natureza (POPPER, 1974), alguns indivíduos, muitos indivíduos, mas

raramente todos os indivíduos. Portanto de modo contrário às inferências dedutivas, as

conclusões da pesquisa científica devem “ir além” daquilo que se pode observar, na

busca pela generalização (MICHAEL, 2011). Por esse motivo é necessário que haja

cuidado ao se fazer inferências indutivas pois, nem sempre, mesmo que a observação

sobre um determinado fenômeno aconteça muitas, repetidas vezes, é possível concluir

validademente, do ponto de vista lógico, uma conclusão geral a partir da observação de

casos específicos e particulares 2.

As inferências abdutivas também são indutivas e partem de casos particulares.

Nelas está presente o processo criativo de construção de uma hipótese que seja capaz de

explicar os fenômenos observados. Surge a partir de uma observação intrigante que é

similar ou análoga a algo que já foi explicado por outras observações que fazem parte

de um conhecimento previamente declarado, então “abduz-se, transfere-se” daquilo, na

tentativa de explicar algo novo (LAWSON, 2009). Ou seja, ao examinar os fatos,

elabora-se uma hipótese que os explique. Pesquisadores, por exemplo, elaboram

hipóteses – partindo dos dados observacionais – para explicar fenômenos, escolhendo a

hipótese mais plausível para aquele acontecimento de acordo com as evidências.

A observação, o registro da observação e a inferência são processos intimamente

conectados na investigação científica e nem sempre é possível estabelecer uma

diferenciação precisa entre eles durante o processo (LAWSON, 2009). Alguns

estudiosos da área sugerem que as diferenças entre tais habilidades e procedimentos

2 Esta problemática, denominada “problema da indução” foi tratada por David Hume (1711-1776) em

seu An inquiry concerning human understanding (1977). O clássico de Hume é considerado um marco na

teoria do conhecimento. Hume afirmava que nada na natureza nos garantia que as relações de causa e

efeito se repetiriam sempre da mesma maneira.

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sejam explicitamente ensinadas. Isso requer, entretanto, que os professores sejam

capazes de ajudar os alunos em atividades de metarreflexão, que os aprendizes sejam

levados a interromper o fluxo de pensamento e refletir “estou realmente desenhando o

que vejo?”, “isso é uma observação?”, “que inferências posso tirar daqui?”.

Assim, ajudar estudantes a desenvolverem habilidades de observação, registro e

inferência, enfatizando a importância de cada uma delas, pode auxiliá-los na

compreensão e melhor entendimento de como os cientistas geram os conhecimentos

sobre o mundo ao seu redor (HANUSCIN e ROGERS, 2008).

Observação, registro e inferência no ensino de Biologia Celular e Molecular

A escolha dessa área do conhecimento biológico para a elaboração da sequência

didática deu-se por se tratar de um desafio educacional e por ser uma oportunidade de

contribuir para uma melhor compreensão da temática celular pelos alunos. O ensino

atual de Biologia Celular e Molecular é um imenso desafio, existindo um amplo

distanciamento da rotina do pesquisador, sitiado em universidades e centros de

pesquisas, com a do professor de Ensino Médio.

Sem dúvida alguma, um paradoxo existe no ensino de área. A partir da década

de 1980, deu-se um boom de técnicas em biologia molecular que, sistematicamente em

evolução, contribuem de maneira crucial para a compreensão de questões citológicas

fundamentais. Alguns dos resultados de pesquisas celulares são rapidamente inseridos

nos livros didáticos de Ensino Médio, requerendo um profissional de ensino habilitado e

atualizado para tratar o tema no ambiente escolar. Apesar desse galopante crescimento

do conhecimento celular advindo da pesquisa, a literatura especializada em ensino

(DÍAZ DE BUSTAMANTE; JIMÉNEZ ALEIXANDRE, 1996, FLORES et al, 2003,

RODRÍGUEZ PALMERO, 2003, NIGRO et al, 2007) compartilha dados que ainda

revelam a sistemática memorização e a falta de compreensão de conceitos celulares pelo

alunos, acompanhadas de confusões relacionadas aos tamanhos de estruturas celulares.

Como resultado, tem se um aprendiz inábil na apropriação do conteúdo celular, não

havendo a formação de um cidadão que compreenda plenamente questões celulares

relacionadas ao seu cotidiano.

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Não é difícil notar em currículos de ciências, e aí incluí-se a Biologia Celular e

Molecular, conteúdos limitados ao ensino de vocábulos colocando a prática de

memorização de nomes e conceitos como a principal estratégia para compreendê-los,

com objetivos baseados em processos descontextualizados da realidade do educando.

Devido a esse pensamento é que aulas em laboratórios, mesmo utilizando-se de técnicas

e equipamentos próprios da experimentação, geralmente não vão além do aspecto da

ilustração de uma teoria (BORGES, 2002). Uma educação voltada somente para

memorização, conhecimento do produto científico, pode não atender às necessidades do

aluno de contextualização da ciência, levando-os a transformar conceitos científicos em

palavras sem qualquer significado (SANTOS, 2007).

Portanto, é imperativa a mudança de postura no processo de ensino e

aprendizagem de Biologia Celular e Molecular nas escolas brasileiras. Ao enfatizar a

reflexão de habilidades e procedimentos do pensamento científico no transcorrer da

efetivação de atividades didáticas nessa área do conhecimento biológico, talvez se

possa, por meio da observação, do registro e da inferência, estimular a ocorrência de um

processo de ensino e aprendizagem, pelo menos, menos enfadonho e menos abstrato.

Cientes da complexidade inerente ao ensino de Biologia Celular e Molecular e

atualizados com as atividades didáticas publicadas na última década, houve o resgate e a

adaptação de uma série de protocolos de aulas práticas (MELLO; VIDAL, 1980;

MESSAGE, et al, 1988) com imenso potencial para ainda proporcionar o alcance do

objetivo maior deste trabalho: incentivar as reflexões e percepções de futuros

professores acerca de algumas habilidades e alguns procedimentos da investigação

científica no transcorrer de atividades didáticas citológicas.

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AS AULAS

Professor, a seguir, encontram-se pormenorizadas as aulas dessa sequência

didática que foi dividida em seis momentos, com cinco horas-aula cada um

(momentos!). Isso ocorre, por ser comum que as aulas nas graduações sejam mais

extensas, aproximando-se desse período de tempo (5h/a). Em cada uma delas, buscou-

se evidenciar os objetivos de cada aula bem como os procedimentos de observação,

registro e inferência a partir das atividades propostas. Questionários, leituras de textos,

visualizações de células ao microscópio de luz e o uso de jogo didático são algumas

dos recursos educacionais utilizados ao longo das atividades propostas. na expectativa

de que possam contribuir para o desenvolvimento das habilidades e procedimentos da

investigação científica (observação, registro e inferência)..

Entretanto, ressalta-se que, apesar dessa unidade de ensino ser uma proposta

para desenvolvimento das habilidades e procedimentos de observação, registro e

inferência a partir de atividades em Biologia Celular e Molecular para alunos de

graduação, em especial, de licenciatura em Ciências Biológicas, não é restrita somente a

esse grupo de estudantes. É possível utilizá-la com alunos de outros cursos de

graduação que tenham a Biologia Celular e Molecular como disciplina no fluxo

curricular. A sequência proposta também pode ser adaptada ao ensino médio.

Boas aulas!!

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AULA 1 – INTRODUÇÃO À REFLEXÃO DA OBSERVAÇÃO E

REGISTRO DA OBSERVAÇÃO

Objetivos:

- Refletir sobre o ensino de Biologia Celular e Molecular nos dias atuais;

- Discutir sobre o processo de observação tanto no cotidiano quanto na ciência;

- Compreender o caráter subjetivo da observação e a influência dos conhecimentos

prévios sobre essa habilidade;

- Perceber, de maneira geral, a importância dos registros da observação.

Tempo estimado de duração da aula: 5h/a

Procedimentos:

Professor, para iniciar a aula, entregue a cada aluno um questionário com

perguntas relacionadas ao aprendizado de Biologia Celular e Molecular e ao

conhecimento acerca das Habilidades e Procedimentos da Investigação Científica.

Peça aos alunos que respondam ao questionário e compartilhem, verbalmente, suas

respostas com os demais colegas.

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Atividade 1: Questionário sobre os conhecimentos dos alunos acerca das

habilidades e procedimentos da investigação científica e sua relevância no

ensino aprendizagem de Biologia Celular e Molecular.

Nome:________________________________________________________

Idade:_________ Ano de ingresso na universidade:_____________

a) Qual sua experiência com docência (aulas em instituição formal, aulas

particulares de reforço?). Atua na educação básica (ensino fundamental,

ensino médio)? Caso a resposta seja afirmativa, explicite a disciplina(s) e a

série(s) que leciona.

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b) Você estudou a disciplina de Biologia Celular e Molecular no ensino médio

(e/ou na graduação)?

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c) Como eram as aulas? Você sentia facilidade ou dificuldade para aprender

Biologia Celular e Molecular?

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d) O que você entende por observação, registro e inferência? Explique.

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e) Você acredita que para aprender Biologia Celular e Molecular é necessário

desenvolver, aprender ou aprimorar habilidades específicas?

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Nota para o professor:

Após responder as questões, peça aos alunos que comentem suas respostas.

Estimule-os a refletir acerca das três habilidades (observação, registro e inferência) a

partir das respostas dadas nos itens b, c e d das questões. Lembre-se: essa atividade é

muito importante, pois é o primeiro momento de reflexão dos alunos acerca das três

habilidades e procedimentos. Provavelmente, suas respostas sobre observação, registro

e inferência não serão satisfatórias. Contudo, não os corrija. Apenas instigue-os a

explicar verbalmente suas conceituações. Permita, se possível, que todos os alunos

expressem suas ideias.

Ao fim dos comentários, finalize essa etapa de discussões esclarecendo aos

alunos que as próximas atividades das aulas serão justamente para desenvolver as três

habilidades: observação, registro e inferência.

Atividade 2: Observação de dado com imagens de acontecimentos cotidianos.

Professor, para esta atividade solicite aos alunos que disponham seus assentos

formando um grande círculo na sala de aula. No centro do círculo, coloque um dado

grande (feito de caixa de papelão, por exemplo) com imagens do cotidiano das pessoas

em cada uma das faces laterais do dado. Peça aos alunos para que:

observem as imagens possíveis de serem visualizadas das faces dos dados, sem

se movimentarem na cadeira.

registrem, em folha apropriada, as observações realizadas (como apresentado a

seguir).

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Atividade 2: Folha para registro de observações das imagens de acontecimentos

cotidianos.

Observação de dado com imagens de acontecimentos cotidianos.

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em seguida, peça aos alunos que descrevam verbalmente a imagem visualizada

especificando as características, as formas e o que a imagem representou para

cada um deles;

solicite aos estudantes que ouçam atentamente a descrição das imagens vistas

por seus colegas, para que construam uma imagem mental do que está sendo

descrito;

posteriormente, gire o dado, de maneira que as imagens antes não observadas

por um grupo de alunos sejam agora visualizadas;

discuta as impressões que os estudantes obtiveram das imagens que até o

momento não haviam sido observadas, contrastando com a figura construída

mentalmente a partir das descrições dos colegas;

questione sobre a subjetividade e sobre a influência de conhecimentos prévios

diante de uma observação.


Essa atividade, tal como descrita, é satisfatória para um grupo de, no máximo, 15

alunos. Caso sua turma possua mais que essa quantidade de alunos, é sugerida a

formação de grupos menores. Não se esqueça que, nesse caso, é necessário

confeccionar o material didático (dado) para cada um dos grupos.

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Atividade 3: Observação de dado com imagens de células.

Para essa atividade, você vai utilizar outro dado, confeccionado da mesma

maneira como na atividade anterior, entretanto, contendo em suas faces, imagens

variadas de células;

Siga o mesmo procedimento da atividade anterior para visualização do dado

(com folha própria para o registro);

No momento das verbalizações, instigue os estudantes a discutirem sobre a

subjetividade e sobre a influência de conhecimentos prévios diante de uma

observação científica.


O principal objetivo dessa atividade é induzir os alunos a perceberem a

influência da subjetividade e dos conhecimentos prévios na observação. Questione se

as descrições das imagens realmente correspondem às figuras ou se seus conhecimentos

não influenciaram no momento da observação e, consequentemente, no registro.

Induza os estudantes a compararem a diferença da atividade de visualização

DAS IMAGENS CELULARES com a atividade de visualização DAS IMAGENS

RELACIONADAS AO COTIDIANO. As imagens do cotidiano podem ser visualizadas

a olho nu, enquanto que as imagens celulares, geralmente, só podem ser visualizadas

com o auxílio do microscópio. Debata sobre a influência do instrumental para a

observação das células. Permita, ainda, que os estudantes reflitam sobre a importância

dos registros para essa atividade e a maneira como foi realizado: se foi confeccionado

para que eles não se esquecessem de características das imagens observadas ou se houve

preocupação com os possíveis leitores desse registro.

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Atividade 3: Folha para registro de observações das imagens de células.

Observação de dado com imagens de células.

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Atividade 4: Leitura do texto “Fundamental Skills in Science: observation”

(Habilidades fundamentais na ciência: a observação)

Esse texto serve como aporte teórico às discussões realizadas nas atividades

anteriores sobre a observação. Solicite aos alunos que leiam o texto para discussão e

reflexão (na AULA 2) acerca das ideias nele evidenciadas.


Sugere-se que você, professor, faça uma tradução do texto e entregue-a aos

alunos. Essa leitura pode ser realizada individualmente durante a aula. Contudo,

professor, fica ao seu critério realizá-la em grupos ou também como uma atividade para

casa. Aconselha-se não entregar o roteiro de leitura anteriormente a sua realização, pois

isso pode induzir o estudante a procurar por respostas aos questionamentos contidos no

roteiro e não refletir sobre as demais ideias do texto.

O texto está disponível na internet e pode ser acessado através do site:

http://www.ericdigests.org/2004-1/skills.htm. Referência completa:

HAURY, David L. Fundamental Skills in Science: Observation. Educational Resources

Information Center. Clearinghouse for Science Mathematics and Enviromental

Education, Columbus, September, 2002.

http://www.ericdigests.org/2004-1/skills.htm

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AULA 2: OBSERVAÇÃO E REGISTRO NA BIOLOGIA CELULAR E

MOLECULAR

Objetivos:

- Relembrar as reflexões feitas sobre os processos de observação e registro do encontro

anterior, esclarecendo possíveis dúvidas;

- Relembrar as partes do microscópio de luz;

- Compreender a subjetividade da observação na Biologia Celular e Molecular

compreendendo como é visualizada a célula a partir de um microscópio de luz;

- Perceber a influência do microscópio (instrumento) na observação em Biologia

Celular e Molecular;

- Refletir sobre alguns aspectos que envolvem a observação e sobre a importância dos

registros para a Biologia Celular e Molecular.


Procedimentos:

Para iniciar, relembre com os alunos as atividades desenvolvidas na aula

anterior. Recorde sobre a influência da subjetividade e dos conhecimentos prévios na

observação e, consequentemente, no registro.

Atividade 5: Discussão sobre o texto “Fundamental Skills in Science: observation”

(Habilidades fundamentais na ciência: a observação)

Para essa discussão, entregue o roteiro a seguir:

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A partir desses questionamentos, instigue os alunos a relatarem suas percepções

e reflexões em relação à habilidade de observar. Lembre aos alunos, novamente, sobre

a influência da subjetividade e dos conhecimentos prévios na observação e no registro.

Roteiro de discussão e reflexão acerca do conteúdo do texto “Habilidades

fundamentais na ciência: a observação”.

a) De acordo com o texto, registros de observações são realizados desde a

antiguidade. Conforme De Duve, qual o papel da observação na ciência?

b) Você concorda com a afirmação de Martin (1972) que, nem toda observação

corresponde à realidade? A observação pode ou não ser influenciada por algum

conhecimento?

c) A observação de um objeto será a mesma se realizada por um indivíduo leigo e

por um indivíduo especialista em relação a um mesmo objeto?

d) De acordo com o texto, qual a importância de se enfatizar as habilidades e

processos da investigação científica, como por exemplo, a observação nas aulas de

ciências? E no estudo da Biologia Celular e Molecular?

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Atividade 6: Relembrando a estrutura física do microscópio de luz

Antes de realizar qualquer atividade de visualização ao microscópio de luz,

sugere-se que os alunos relembrem a estrutura física e óptica desse equipamento.

Portanto, disponha microscópios de luz para a turma e peça para que os alunos

observem o instrumento e cite suas partes incluindo, se possível, suas respectivas

funções.

Professor, à medida que os alunos fizerem as citações aleatoriamente, escreva-as

no quadro ordenando-as conforme explicitado a seguir:

a) Sistema de suporte: canhão, revólver, braço, platina, base.

b) Sistema de focalização: macrométrico e micrométrico.

c) Sistema de ampliação: ocular e objetivas.

d) Sistema de iluminação: condensador, lâmpada, diafragma.


Aproveite essa atividade para relembrar o procedimento de focalização da

imagem ao microscópio de luz. É importante lembrar que essa sequência didática foi

desenvolvida para alunos que já possuem conhecimento básico em microscopia de luz.

Professor, caso não seja essa a realidade da sua turma, planeje um tempo maior para

ensinar como manusear o microscópio.

Atividade 7: Formação da imagem ao microscópio de luz e implicações para o

ensino e aprendizagem de Biologia Celular e Molecular

Proponha uma atividade de visualização ao microscópio de luz para possibilitar

o entendimento da influência do “instrumental” na observação e, consequentemente, no

registro. Aproveite para instruir os alunos no momento em que forem focalizar a

imagem, caso apresentem dificuldades durante esse procedimento.

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Observação da formação de imagem em microscópio de luz

*Este protocolo foi elaborado para a realização com um grupo de 15 alunos,

dispostos em grupos com 3 integrantes.

Materiais e equipamentos:

5 microscópios;

5 conta-gotas;

5 lâminas;

5 lamínulas;

5 tesouras;

água;

pedaços de papel com impressões;

papel toalha.

Procedimentos:

Recorte os pedaços de papel de modo a utilizar algumas “letrinhas” (a, g, f,

h, r, t) e ponha-o no centro da lâmina limpa e seca.

Faça o registro da letra a olho nu.

Com o conta gotas, coloque uma gota de água sobre o recorte e, em seguida,

cubra-a com a lamínula. Se a quantidade de água for excessiva, retire o

excesso com um lenço de papel. Para isso, basta encostar o papel junto a um

dos bordos da lamínula.

Leve a lâmina, na mesma posição em que fez seu registro a olho nu, para a

platina do microscópio.

Compare a posição da letra observada a olho nu com a imagem observada ao

microscópio e registre suas conclusões (desenhe e escreva sua visualização).

REFERÊNCIA: MEDEIROS, MARÍLIA. Prática em microscopia. Universidade Federal de Santa Catarina,

1991.

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Durante a atividade, discuta com os alunos acerca da visualização ao

microscópio de luz e a influência desse instrumento na observação. Reflita sobre o fato

da visualização ficar invertida e ampliada. Relacione isso com a biologia celular: quais

são as implicações dessa visualização? Pensando na maneira como se observam as

imagens ao microscópio, como se observam as células? Uma possível resposta dos

alunos a esses questionamentos, provavelmente, será que vemos as células maiores e

invertidas. Discuta as impressões dos alunos diante das visualizações ao microscópio de

luz, ouvindo-os e permitindo que mostrem seus desenhos (registros de observação).

Aproveite o momento para, mais uma vez, refletir sobre a existência da subjetividade na

observação. Para prosseguir, sugira atividades que possibilitem aos alunos maior

familiarização com o microscópio de luz (como as atividades 8 e 9 a seguir).

Atividade 8 – Visualização de tecido epitelial vegetal (cebola)

Esta atividade foi baseada em um protocolo de aula prática do Centro de

Estudos do Genoma Humano/Universidade de São Paulo. Caso queira utilizá-la na

íntegra, acesse o site genoma.ib.usp.br. Acesse a opção “Materiais didáticos” que

aparece do lado esquerdo da tela. Em seguida, escolha o item “Protocolos de Aulas

Práticas” , a aula “Observação de células vegetais” e faça o download do material

completo.

Durante essa atividade os alunos realizam observação de células da epiderme de

cebola e registram suas observações em forma de desenho para, posteriormente,

compartilharem com a turma.

O objetivo dessa atividade, além de possibilitar aos estudantes maior

familiarização com o microscópio de luz, é permitir aos alunos perceberem a influência

desse aparelho na observação.

23

Observação de células de epiderme de cebola


dispostos em grupos com 3 integrantes.


1 cebola de cabeça grande;

5 microscópios;

5 lâminas;

5 lamínulas;

5 lâminas de barbear;

5 pinças;

5 vidros com solução de azul de metileno 5% (5g diluído em 100 ml de

água destilada);

papel toalha.

Procedimentos

Coloque na região central de uma lâmina, com o auxílio de um conta

gotas, uma gota de azul de metileno

Recorte, com o auxílio de uma lâmina de barbear, um triângulo, com cerca

de 1 centímetro de lado, na parte interna de um catáfilo de cebola.

Com a pinça de ponta fina, retire a epiderme inferior do pedaço cortado e

coloque-o sobre a gota de azul de metileno.

Pingue, com o auxílio do frasco conta gotas, mais uma gota de azul de

metileno sobre a epiderme da cebola e aguarde 2 minutos.

Cubra a preparação com a lamínula e retire as bolhas de ar pressionando

levemente a lamínula com a pinça.

Coloque a lâmina com a preparação dentro de um pedaço de papel de

filtro dobrado e pressione levemente para retirar o excesso de líquido.

Observe a lâmina ao microscópio (focalize usando a objetiva de 10x e, em

seguida, com a de 40x, girando vagarosamente o micrométrico para obter

o melhor foco).

Faça um desenho das células observadas.

24


A facilidade para o manuseio do microscópio de luz depende da qualificação dos

estudantes diante desse instrumento. Sua turma pode não apresentar familiarização

com esse tipo de microscópio. Contudo, é comum que os alunos não explicitem suas

dificuldades. Portanto, durante a realização da atividade, procure se aproximar dos

grupos para verificar se seus alunos apresentam dificuldades, auxiliando-os quando for

necessário. Questione, sempre que possível, os registros dos estudantes: se

correspondem à observação, se são partes da observação e se é possível ser

absolutamente fiel à observação (no momento em que os alunos se manifestarem acerca

dessas indagações, relembre-os sobre a subjetividade como característica inerente à

observação).

Atividade 9 - Visualização de lâmina de tecido epitelial bucal

Esta atividade tem o objetivo de possibilitar reflexões sobre a influência dos

corantes na observação de tecidos celulares. Após a sua realização, discuta com os

alunos a importância dessa técnica para a observação em microscopia de luz.

O roteiro, a seguir, também foi baseado em um protocolo de aula prática do

Centro de Estudos do Genoma Humano/Universidade de São Paulo. Caso queira

utilizá-la na íntegra, acesse o site genoma.ib.usp.br. Acesse a opção “Materiais

didáticos” que aparece do lado esquerdo da tela. Em seguida, escolha o item

“Protocolos de Aulas Práticas” , a aula “Observação de células humanas” e faça o

download do material completo.

25


Atividade Prática com Células do Epitélio Bucal


dispostos em grupos com 3 integrantes


5 microscópios;

5 lâminas;

5 lamínulas;

5 palitos de picolé;

5 conta gotas;

solução de azul de metileno 5% (5g diluído em 100 ml de água destilada);

papel toalha.

Procedimentos

Antes de iniciar a atividade, higienize as mãos com água e sabão e enxague

a boca.

Raspe a parte interna da bochecha com palito de picolé.

Esfregue o palito de picolé levemente em uma lâmina e cubra com a

lamínula.

Observe ao microscópio de luz e registre.

Em seguida, retire a lâmina do microscópio e pingue duas gotas de azul de

metileno ao longo de um dos bordos da lamínula.

Coloque o papel toalha na borda da lamínula, oposta à borda na qual foi

colocada o corante, para auxiliar a infiltração do corante entre a lâmina e

lamínula.

Leve a lâmina ao microscópio, observe e registre.

26

Questione sobre a diferença da observação antes e depois da inserção do corante.

Estimule os estudantes a refletirem acerca da técnica de coloração para a importância da

visualização de estruturas celulares. Nesse momento, chame a atenção para que

percebam como os corantes são responsáveis por uma das características da observação:

a subjetividade. Isso porque a técnica de coloração pode induzir o observador a “se

esquecer” que as estruturas não apresentam aquela cor naturalmente, além de evidenciar

somente algumas estruturas existentes nas células. Instigue-os a pensarem como foram

as primeiras observações de células coradas ao microscópio de luz. Explicite, caso os

próprios alunos não o façam, que a observação na Biologia Celular e Molecular depende

também de conhecimentos técnicos (conhecimentos sobre como manipular o

microscópio; como, quando, em que quantidade e tipo de corante é preciso utilizar

durante uma preparação de lâmina de um tecido celular) e que, portanto, esses

conhecimentos podem influenciar a observação e também os registros.

27

AULA 3: COMPREENDENDO MELHOR A OBSERVAÇÃO E O

REGISTRO PARA INFERIR

Objetivos:

- Relembrar as reflexões feitas sobre a habilidade de observar e registrar;

- Relembrar a influência do microscópio de luz na observação do espécimen e também

no seu registro;

- Estimular a percepção de que os registros podem indicar “deduções” do observador e

não propriamente a observação;

- Iniciar o processo de ensino do procedimento de inferência.


Procedimentos:

Atividade 10 – Questionário sobre aprendizado pessoal acerca da Observação e

Registro

Para iniciar a aula, entregue o questionário a seguir. Peça aos alunos que

registrem suas impressões desenvolvidas, até o momento, sobre a observação e o

registro. Talvez seja necessário relembrar as atividades desenvolvidas nas duas aulas

anteriores. Contudo, não seja explícito sobre características e agentes influenciadores

das habilidades de observação e registro, de modo que não influencie nas respostas dos

alunos.

Ao término da atividade, peça aos alunos que compartilhem suas respostas e,

estimule a discussão acerca das habilidades e procedimentos da investigação científica

aprendidos até o momento.

28


A partir das respostas dos alunos no questionário, faça um feedback das aulas

anteriores relembrando os fatores que influenciaram a observação e o registro nas

atividades práticas de Biologia Celular e Molecular apresentadas: o uso e a manipulação

do microscópio e o uso de corantes. Questione os alunos se, ao observarem uma

Questionário de aprendizado e reflexão sobre observação e registro

1 - O que você aprendeu sobre observação e registro nas últimas aulas?

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

2 – As atividades desenvolvidas na última aula o fizeram refletir sobre os

procedimentos de observação e registro que nunca havia pensando anteriormente?

Em caso afirmativo, escreva explicitando sua ideia.

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

29

imagem de célula em um livro didático tem consciência de que as cores da imagem, na

maioria das vezes, não correspondem à realidade do espécimen biológico (da célula).

Atividade 11 – Observação e registro de corte histológico de fígado

Essa atividade tem por objetivo proporcionar, mais uma vez, reflexões sobre a

influência do instrumento e da técnica na observação em Biologia Celular e Molecular.

Para realizá-la, utilize lâminas permanentes de cortes histológicos de fígado (ou

qualquer corte histológico permanente no qual se utilizou o procedimento de coloração)

para observação em microscópio de luz. Relembre os estudantes que essa atividade

também é influenciada por duas características da observação e, consequentemente, do

registro: a subjetividade e os conhecimentos prévios.

O roteiro a seguir foi elaborado para ser desenvolvido em duplas e pode ser

aplicado com uma turma com, no máximo, 20 alunos.

30

Roteiro da atividade de observação e registro de corte de fígado


10 microscópios;

10 lâminas permanentes com corte histológico de fígado (ou qualquer corte

histológico de tecido corado)

Procedimentos:

Pegue uma lâmina de corte histológico de fígado (ou qualquer corte

histológico de tecido corado) para visualizar.

Faça o procedimento de focalização da lâmina até alcançar a objetiva de 40x.

Explore bem a lâmina, tentando observar completamente o tecido.

Desenhe o que você está observando especificando as estruturas visualizadas

(citoplasma, núcleo, nucléolo, etc)

Responda às questões:

1 - O que você pode observar a partir da visualização ao microscópio?

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

2 - Quais são as estruturas celulares possíveis de observar?

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

3 - Você conseguiu visualizar o núcleo celular? Descreva-o.

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

31


Ao longo das visualizações, analise os registros dos alunos e questione se

correspondem às suas observações. Perceba que os estudantes, comumente, não fazem

registros cuidadosamente e desenham células com o estereótipo “ovo frito”. Questione,

a todo momento, os registros dos alunos. Caso os registros, de fato, não correspondam

ao espécimen biológico visualizado, peça aos alunos para que observem novamente a

lâmina ao microscópio para ver se a morfologia celular está bem representada no

registro e se há estruturas que não foram evidenciadas no desenho. Indague-os, se

necessário, sobre as razões que os fizeram não considerarem uma postura mais

cuidadosa durante o registro. Explicite que essa postura é fundamental na ciência.

Atividade 12 – Usando uma vela para realizar observação, registro e inferência

Para iniciar as reflexões acerca do processo de inferência, proponha uma

atividade na qual seja possível realizar os procedimentos de observação, registro e

inferência. Contudo, foque as discussões na habilidade de inferir.

A atividade foi elaborada para ser desenvolvida em grupo com 4 integrantes, e

pode ser aplicada com uma turma de 20 alunos. O roteiro foi dividido em duas partes,

conforme segue:

32

Roteiro de atividade observação, registro e inferência (parte 1)


4 velas

4 caixas de fósforos

4 placas de Petri

Procedimentos:

Pegue uma vela inteira, uma caixa de fósforo e uma placa de Petri.

Acenda a vela e fixe-a na placa de Petri.

Observe a vela queimando.

Registre, abaixo, somente suas observações para posteriormente externá-las

ao restante da turma.

______________________________________________________________

______________________________________________________________

______________________________________________________________

______________________________________________________________

______________________________________________________________

______________________________________________________________

______________________________________________________________

______________________________________________________________

______________________________________________________________

____________________________________________________________

33

Nota para o professor

Divida o quadro em três partes e escreva em uma parte “OBSERVAÇÃO”, em

outra “REGISTRO” e em outra “INFERÊNCIA”. Peça aos alunos que leiam seus

registros. Provavelmente, suas anotações não se referem apenas às suas observações,

mas também possuem inferências realizadas durante o ato de observar. Quando

perceber isso, em alguma parte das descrições de cada grupo, escreva-a no local do

quadro reservado para “REGISTRO” e questione com os alunos se realmente toda

aquela descrição corresponde à observação realizada ou se há deduções inseridas

naquele registro. O que for somente a observação, escreva no local do quadro reservado

para “OBSERVAÇÃO”, e o que for dedução, escreva no local do quadro reservado para

“INFERÊNCIA”. Faça isso com todos os grupos, e vá diferenciando no registro de

cada um o que é observação e o que é inferência (lembre-se de fazer isso sempre

questionando os estudantes se o que descreveram realmente foi observado). Explicite

para os alunos que essas “deduções” a partir de evidências na observação são chamadas

de inferências. Provavelmente os alunos terão resistência em diferenciar a observação e

a inferência nessa atividade, e continuarão afirmando que viram o que deduziram. Cabe

a você, professor, explicitar coerentemente os dois procedimentos. Explique que,

mesmo que a dedução seja óbvia, não é uma observação.

34

Roteiro de atividade observação, registro e inferência (parte 2)


Vela quebrada ao meio, mas sem rompimento do fio do pavio, vela

completamente cortada ao meio, vela usada, vela com seu corpo em parafina

modelado por uma chapa quente.

Procedimentos:

Pegue uma das velas fornecida pelo professor.

Observe a vela recebida.

A partir da observação, deduza o que aconteceu.

Registre suas deduções abaixo e posteriormente compartilhe com a turma.

______________________________________________________________

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______________________________________________________________

______________________________________________________________

______________________________________________________________

______________________________________________________________

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______________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

35


No momento em que cada grupo estiver compartilhando seus registros acerca

das inferências (“deduções”, conforme evidenciada na atividade), sobre o que pode ter

ocorrido à vela recebida, questione quais foram as evidências que os levaram a fazer tais

inferências. Mesmo que as inferências estejam coerentes, indague se não poderia haver

outra inferência a partir do mesmo objeto. Tome, como exemplo, o grupo que recebeu a

vela quebrada ao meio (se eles disserem que a vela foi quebrada): o que os levou a crer

que a vela foi quebrada e não cortada? É possível concluir como a vela foi quebrada

(alguém quebrou com as mãos, ela caiu no chão, etc)? Não se esqueça de deixar bem

evidente o que é observação e o que é inferência nessa atividade para os alunos.

36

AULA 4 – PRATICANDO A INFERÊNCIA

Objetivos:

- Refletir sobre o aprendizado da habilidade de inferir;

- Relacionar inferência com observação e conhecimentos prévios;

- Desenvolver a habilidade de fazer registros e inferências a partir da observação.


Procedimentos:

Atividade 13 – Questionário sobre aprendizado acerca do processo de Inferência

Ao iniciar a aula, utilize uma atividade para reflexão acerca do processo de

inferência desenvolvido na aula anterior, conforme protocolo a seguir.

37

Questionário sobre aprendizado acerca do processo de Inferência

1 - O que você aprendeu sobre inferência no último encontro?

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

2 – As atividades da última aula – em laboratório – o levaram a pensar sobre o

procedimento de inferência? Em caso afirmativo, escreva explicitando sua ideia.

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

3 – Durante a atividade de observação da vela queimando, você teve o cuidado em

registrar somente o que estava observando?

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

4 – De que maneira a atividade utilizando as velas contribuíram para a sua

compreensão do ato de inferir?

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

38

Atividade 14 – Jogo Célula Adentro

No intuito de aprofundar a reflexão sobre a inferência, sugira como

atividade o jogo Célula Adentro desenvolvido pela Fiocruz

(http://www.celulaadentro.com.br). De acordo com as explicações contidas no “Caderno

do professor”:

Célula adentro é um jogo de tabuleiro, investigativo, no qual os casos

propostos abordam questões que envolvem a Biologia Celular e

Molecular. O jogo permite que os alunos entendam, de forma lúdica,

como os cientistas construíram alguns conceitos atuais fundamentais

relacionados às células. O jogo se baseia na interpretação de Pistas

que podem conter esquemas, figuras, experiências ou resultados com os

quais a comunidade científica se deparou, além de informações atuais.

Os jogadores agem como investigadores, fazendo anotações, discutindo

e chegando as suas próprias conclusões para solucionar os Casos.

(http://www.celulaadentro.com.br)

Célula Adentro pode ser jogado de duas maneiras:

– cada grupo de jogadores compete contra o relógio e, portanto, um

determinado tempo é estabelecido para que se chegue à solução do caso;

– os grupos de jogadores competem entre si e, portanto, aquele que solucionar o

caso primeiro é o vencedor.

Escolha uma dessas maneiras de jogar e divida a turma em grupos com, no

máximo, 4 alunos, antes de iniciar o jogo. Distribua, para cada grupo, um jogo

completo, com o caderno de instruções sobre o jogo e as regras da competição. Escolha

um dos casos do jogo, e jogue com os alunos para esclarecer as dúvidas sobre a

competição. Explique aos estudantes que ao encerrar o jogo, cada grupo compartilhará

com a turma a resposta que formulou, explicando como chegaram até a solução e

diferenciando as observações das inferências durante o jogo.

Em todos as partidas do jogo, faça uma análise de cada caso com os alunos,

mostrando o que são as observações, quais as possíveis inferências, quais as evidências

que podem sustentar essas possíveis inferências e qual a importância dos registros para

a solução de cada caso.

http://www.celulaadentro.com.br/

http://www.celulaadentro.com.br/

39


É comum que os alunos percebam os jogos apenas como uma disputa,

principalmente por seu caráter lúdico. Para os estudantes, o jogo é visto muito mais

como uma diversão do que como um instrumento de aprendizagem. Portanto, não deixe

de fazer uma análise conjunta com os alunos após cada partida do jogo, estimule-os a

refletir sobre os procedimentos de observação, registro e inferência realizados em cada

rodada. Instigue-os a perceber que tais habilidades e procedimentos são corriqueiros

durante uma investigação científica.

40

AULA 5 - PRATICANDO OBSERVAÇÃO, REGISTRO E INFERÊNCIA

Objetivos:

- Diferenciar observação de inferência a partir de situações diárias;

- Refletir sobre o processo de inferência;

- Inferir sobre a atividade metabólica celular a partir da observação da morfologia de

células distintas.


Procedimentos:

Atividade 15 – Diferenciação de observação e inferência a partir de imagens de

situações diárias (atividade baseada no livro de Karen Ostlund: Science process

skills: acessing hands-on student performance. New Jersey: Pearson Learning, 1995)

Inicie a aula propondo uma atividade cuja finalidade é relembrar os processos de

observação e inferência para diferenciá-los. Para elaborá-la, escolha imagens de

situações cotidianas e peça para que os alunos, ao olharem cada imagem, escrevam o

que observam e o que inferem a partir da imagem. Tome como exemplo para a

atividade as imagens a seguir:

41

Observação: uma criança segurando um

limão____________________________________

Inferência: a criança arrancou o limão da árvore e

está mostrando para alguém__________________

Observação: uma garrafa pet vazia e um pedaço

de papel amassado sobre a grama______________

Inferência: alguém tomou o refrigerante, comeu

um salgado e jogou a garrafa do refrigerante e o

papel do salgado no chão___________________

Utilize para essa atividade 4 a 6 imagens para que os alunos, ao longo de sua

realização, aprimorem suas concepções sobre a diferença entre observação e inferência.


Ao término dessa atividade, é importante que os alunos leiam seus registros em

voz alta para discussão com a turma sobre a diferença entre observação e inferência.

42

Faça as correções, se houver necessidade, chamando a atenção dos alunos para as

distinções entre esses dois procedimentos. Caso seja necessário, explicite o conceito de

inferência para os estudantes.

Atividade 16 – Refletir sobre o processo de inferência a partir da leitura e

discussão dos textos “Observação e Inferência” e “Aprendendo a inferir”

Para que os alunos compreendam melhor o procedimento de inferência, faça a

leitura dos textos:

- Observation versus inference, de Craig Leager;

- Learning to observe and infer, de Deborah L. Hanuscin e Meredith A. P.

Rogers.

Os dois textos podem ser encontrados na revista Science and Children de 2008,

volume 45*. São textos curtos de divulgação científica.

Durante a leitura dos textos discuta com os alunos as diferenças entre

observação e inferência. Faça relações dos exemplos dos textos com as imagens da

atividade anterior.

*Fonte completa dos textos:

HANUSCIN, Deborah L.; ROGERS, Meredith A. P. Learning to observe and infer. Science

and Children. V. 45 n. 6 p. 56-57, february, 2008.

LEAGER, Craig. R. Observation versus inference. Science and Children. V. 45 n. 6 p. 48,

february, 2008.

Atividade 17 – Leitura do texto de revisão sobre Núcleo e Nucléolo

Para que os alunos possam inferir sobre a atividade metabólica celular a partir da

observação da morfologia de células distintas, é importante fazer uma revisão das

características do núcleo. Utilize o texto a seguir para esse objetivo.

43

Texto retirado do livro “Práticas de Citologia (Morfologia e Fisiologia)”,

da Universidade Federal de Viçosa, 1988.

Referência completa:

MESSAGE Dejair; BARROS, Everaldo G.; GRASSIOTTO, Irani Q.; SILVA, Marco

A.P.; FERNANDES, Ricardo G.; NETO, José L. Práticas de Citologia (Morfologia e

Fisiologia). Universidade Federal de Viçosa, 1988, p.101-102.

NÚCLEO E NUCLÉOLO

Composição Química e Estrutura

O núcleo é uma organela característica de células eucariotas, contendo, basicamente,

DNA, RNA e proteínas. No DNA estão as informações necessárias para o controle do

metabolismo e da diferenciação celular.

O núcleo apresenta um envoltório, que separa o seu conteúdo (cromatina, nucléolo e

nucleoplasma) do restante do citoplasma. Visto ao microscópio eletrônico, o envoltório

nuclear é formado por duas membranas concêntricas. A membrana externa apresenta

ribossomas aderidos à sua face citoplasmática e a membrana interna apresenta

cromatina associada a sua face nuclear. Essa associação possibilita a visualização do

contorno nuclear ao nível de microscopia óptica. O envoltório nuclear não é contínuo,

apresenta complexo de poros que permitem a passagem de macromoléculas, como, por

exemplo, as moléculas de RNA, que são sintetizadas no interior do núcleo e agem ao

nível do citoplasma.

A cromatina é constituída, basicamente, de DNA associado a proteínas histônicas.

No núcleo interfásico a cromatina pode ser encontrada na forma descondensada

(eucromatina) ou condensada (heterocromatina). Existem evidências de que há uma

relação entre o grau de condensação da cromatina e sua atividade gênica. Células com

uma alta taxa metabólica, ou seja, intensa síntese protéica, apresentam cromatina

descondensada (frouxa) em função da atividade de transcrição, que resulta na formação

de diferentes tipos de RNA. Por outro lado, células com baixa atividade metabólica

apresentam cromatina mais condensada. Isso pode ser evidenciado ao nível de

microscopia óptica, através da intensidade de coloração do núcleo.

A heterocromatina pode ser constitutiva ou facultativa. A heterocromatina

constitutiva apresenta-se permanentemente condensada em todas as células de um

44

organismo. A heterocromatina facultativa aparece condensada somente em certos tipos

de células ou em fases específicas do desenvolvimento. A cromatina sexual ou

corpúsculo de Barr, encontrada em certas células de fêmeas de mamíferos, é um

exemplo de heterocromatina facultativa, onde um dos cromossomos “X” apresenta-se

heterocromático. Nos machos não se observa a presença de cromatina sexual, por

apresentarem somente um cromossomo “X”.

Os nucléolos são estruturas altamente basófilas, encontradas no interior do núcleo.

Em alguns casos, os nucléolos não são vistos, por estarem mascarados pela presença de

cromatina densa. O tamanho e quantidade de nucléolos variam entre os diferentes tipos

celulares e de acordo com o estado funcional da célula. Geralmente, os nucléolos são

mais evidentes e/ou numerosos, em células com alta atividade de síntese protéica, por

serem o local de síntese de RNA ribossomal e organização inicial dos ribossomos.

Possui também uma pequena quantidade de DNA, correspondente à região organizadora

nucleolar, além de proteínas.

O nucleoplasma corresponde a uma solução aquosa, de proteínas, íons, e

metabólitos, na qual se encontram a cromatina e os nucléolos. Nesta solução existe uma

rede, ou matriz, de elementos frouxamente interligados, que ajuda na organização e

manutenção da forma do núcleo.

Número, tamanho, forma e posição dos núcleos nas células

As células apresentam uma variabilidade muito grande, quanto ao número,

tamanho, forma e posição de seus núcleos. O número e tamanho dos núcleos,

geralmente, estão relacionados com a atividade metabólica da célula. Células que

apresentam uma alta taxa de síntese protéica e células muito grandes podem ter mais de

um núcleo e/ou núcleos maiores. A diferença de tamanho dos núcleos pode ser devida a

duplicação do DNA e do conteúdo de histonas, em células que vão entrara em divisão.

Nos hepatócitos, os diferentes tamanhos dos núcleos podem ser devidos a duplicações

do DNA sem ocorrência da divisão celular (poliploidia). O aumento de tamanho

também pode ser resultante de uma descondensação da cromatina, acompanhada de

intensa síntese de RNA, como ocorre nos neurônios, ou durante o desenvolvimento dos

ovócitos.

Certos tipos celulares apresentam o núcleo altamente condensado, como por

exemplo, a maioria dos leucócitos de mamíferos. Nestes casos, a atividade de síntese de

RNA é muito reduzida ou inexistente. Outras células, altamente especializadas, como

45

as hemácias (eritrócitos) de mamíferos são anucleadas, em um determinado estágio de

maturação, quando na corrente sanguínea.

Os núcleos dos diferentes tipos celulares, em geral, ocupam uma posição central.

No entanto, em certos casos, o núcleo é deslocado do centro, em conseqüência do

acúmulo de materiais no citoplasma. Por exemplo, em células secretoras de

glicoproteínas como as células da tranqueia, os núcleos são basais; em fibras musculares

esqueléticas, com grande quantidade de microfilamentos organizados, os numerosos

núcleos ovóides são periféricos; em adipócitos, o acúmulo de gordura desloca o núcleo

para a periferia.

46

Peça aos alunos que preencham o esquema didático a seguir:

ESQUEMA DIDÁTICO DA ULTRAESTRUTURA DE NÚCLEO DE CÉLULA

EUCARIONTE

Com o auxílio do esquema, identifique as partes constituintes da estrutura do núcleo.

Esquema baseado em imagens de núcleo celular do artigo: The size-wise nucleus:

nuclear volume control in eukaryotes. The Journal of Cell Biology. Vol. 179, No. 4,

November 19, 2007, p. 583–584

47

Atividade 22 – Inferindo a atividade metabólica celular a partir da visualização de

células em microscopia de luz

O objetivo dessa atividade é instigar os alunos a inferirem a atividade metabólica

celular a partir da observação da morfologia de diversas células ao microscópio de luz.

Roteiro da atividade: Inferindo a atividade metabólica celular a partir da

visualização de células em microscopia de luz


10 microscópios;

10 kits de lâminas com cortes histológicos de diversos tipos celulares

(sugestões: corte de fígado, esfregaço de sangue, corte de língua de

mamífero, corte de intestino delgado de mamífero).

Procedimento 1:

Observe, ao microscópio de luz, a forma, o tamanho, a posição e o número

de núcleos em diferentes tipos celulares.

Observe o(s) nucléolo(s), em diferentes tipos celulares.

Relacione o grau de condensação da cromatina com a atividade metabólica

das células observadas.

Faça inferências sobre o grau de atividade metabólica celular das células

visualizadas, baseando-se nas observações realizadas.

Faça seus registros no quadro comparativo dessa atividade seguindo as

seguintes orientações conforme “Procedimento 2”.

Roteiro retirado do livro “Práticas de Citologia (Morfologia e Fisiologia)”, da Universidade Federal

de Viçosa, 1988.

Referência completa:

MESSAGE Dejair; BARROS, Everaldo G.; GRASSIOTTO, Irani Q.; SILVA, Marco A.P.;

FERNANDES, Ricardo G.; NETO, José L. Práticas de Citologia (Morfologia e Fisiologia).

Universidade Federal de Viçosa, 1988.

48

Procedimento 2:

Observe, ao microscópio, as lâminas que se encontram descritas a seguir e,

quando necessário, utilize o ATLAS HISTOLÓGICO, no final deste roteiro.

Para cada observação, utilizando a objetiva de 40x, preencha o QUADRO

COMPARATIVO, conforme as características e informações solicitadas.

Preencha cada coluna do QUADRO COMPARATIVO, seguindo a

padronização:

* forma das células: alongada; irregular; arredondada; cúbica.

* forma dos núcleos: arredondada; irregular; ovóide; multilobulado.

* posição dos núcleos: central; basal; periférica.

* número de núcleos por célula: 0; 0 a 1; 1 a 2; mais de 2.

* número de nucléolos por núcleo: não observável; 1; 2; vários.

* grau de condensação da cromatina: descondensada; pouco condensada;

muito condensada.

*inferência da atividade metabólica em relação à síntese de proteínas:

alta; baixa.

* observações que fundamentam a inferência da atividade metabólica:

forma das células; forma dos núcleos; posição dos núcleos; número de

núcleos por célula; número de nucléolos por núcleo; grau de condensação da

cromatina.

Lâmina 1: FÍGADO, mamífero (cão). Coloração: tricrômico de Gomori.

Visualizar: hepatócitos

1. Focalize o material com a objetiva de 4x. Você já observou esta lâmina em

outra aula prática deste curso. Lembre que os hepatócitos, células epiteliais

típicas do fígado, se organizam em cordões celulares entremeando vasos

sanguíneos de diversos calibres. Com a objetiva de 10x, observe que esses

cordões de hepatócitos estão separados por espaços claros e tortuosos, que

correspondem aos capilares hepáticos (sinusóides).


de Viçosa, 1988. Referência completa:




.

49

2. Localize, com a objetiva de 40x, alguns desses cordões hepáticos e observe

as células que os constituem. Compare com a Figuras 1a e 1b do Atlas.

Procure observar os limites entre um hepatócito e outro, o núcleo central em

cada célula, com nucléolos bem evidentes. É uma característica do epitélio

hepático a presença de células com núcleos de diferentes tamanhos ou de

células binucleadas.

Lâmina 2: ESFREGAÇO DE SANGUE, mamífero (humano).

Coloração: Giemsa.

Visualizar: hemácias e leucócitos

1. Focalize a lâmina com a objetiva de 4x e escolha um campo de observação

no qual as células sanguíneas estejam bem separadas. Com as objetivas de

10x e 40x será possível distinguir os dois tipos celulares: hemácias e

leucócitos (ver Figura 2 no Atlas). Agora, focalize com a objetiva de 100x,

com auxílio de óleo de imersão (peça ajuda para a professora e/ou

monitoras). As hemácias (eritrócitos) são as células predominantes e não

possuem núcleo, no caso de mamíferos. Note o formato de disco bicôncavo

das hemácias. Você pode observar hemácias crenadas (formato que lembra

sementes de mamona) decorrente da perda de água para o meio extracelular

quando da preparação do lâmina histológica, deformando as células

sanguíneas vermelhas. Os leucócitos (glóbulos brancos) estão em menor

número se comparados às hemácias. Os leucócitos são células esféricas e

apresentam núcleos fortemente corados e de formas variadas, dependendo do

tipo de leucócito. Das Figuras 3a, 3b, 3c do Atlas, você encontra imagens dos

leucócitos mais abundantes no sangue circulante: neutrófilo, linfócito,

monócito. Importante: para retirar esta lâmina e passar para a próxima

observação, peça ajuda para a professora e/ou monitoras em função do uso do

óleo de imersão.


de Viçosa, 1988.Referência completa:




50

Lâmina 3: LÍNGUA, mamífero (boi). Coloração: hematoxilina e eosina

(H.E.).

Visualizar: fibras musculares estriadas esqueléticas.

1. Focalize a parte mais periférica do corte de língua, com a objetiva de 4x.

Nessa região você encontrará camadas de células epiteliais que revestem a

língua. Desloque seu campo visual para a região mais interna do órgão no qual

você visualizará cortes longitudinal e transversal de feixes de fibras

musculares estriadas esqueléticas. Olhe a Figuras 4a e 4b do Atlas que

apresenta uma imagem similar (não igual) à da sua lâmina, com destaque para

as fibras estriadas. Com a objetivas de 10x e de 40x, escolha um campo visual

no qual será possível observar estas fibras musculares em cortes longitudinal e

transversal. Identifique os núcleos que se localizam na periferia de cada fibra.

Importante: cada fibra muscular estriada esquelética é um conjunto de células

formado pela fusão de células denominadas de mioblastos.

Lâmina INTESTINO DELGADO, região do jejuno, mamífero. Coloração

hematoxilina-eosina (H.E.).

Visualizar: células absortivas e células caliciformes.

1. Focalize o corte histológico com a objetiva de 4x. Identifique as vilosidades

intestinais com auxílio da Figuras 5a e 5b do Atlas. Coloque uma das

vilosidade no centro do seu campo de observação e focalize com as objetivas

10x e 40x. Nessa vilosidade você encontra um epitélio de revestimento

composto por células absortivas (enterócitos) e células caliciformes,

localizadas ao redor de muito tecido conjuntivo frouxo. Centre seu campo de

observação no epitélio de revestimento e note que cada célula caliciforme se

destaca porque não apresenta coloração no citoplasma. As células caliciformes

estão em menor quantidade, sendo vizinhas das células absortivas. Olhe a

Figura 5b do Atlas e faça uma comparação entre os dois tipos celulares

epiteliais, localizando os núcleos basais.

Roteiro retirado do livro “Práticas de Citologia (Morfologia e Fisiologia)”, da Universidade Federal de

Viçosa, 1988.Referência completa:




51


Esta aula prática pode ser realizada com outros cortes histológicos de tecidos

animais, desde que os núcleos tenham aspectos contrastantes como maior compactação

ou menor compactação da cromatina. Caso não tenha microscópio no laboratório de

ensino, você pode realizar a atividade por meio do site educacional

www.histologia.unb.br e realizar a atividade em um laboratório de informática.

http://www.histologia.unb.br/

QUADRO COMPARATIVO

Roteiro baseado no livro “Práticas de Citologia (Morfologia e Fisiologia)”, da Universidade Federal de Viçosa, 1988. Referência completa: MESSAGE D.; BARROS, E.G.;

GRASSIOTTO, I.Q.; SILVA, M.A.P.; FERNANDES, R.G.; NETO, J.L. Práticas de Citologia (Morfologia e Fisiologia). Universidade Federal de Viçosa, 1988.

Material Características

Habilidades e

Procedimentos da

Investigação Científica

Tipo Células Forma das células Formas dos núcleos Posição dos

núcleos

Nº de

núcleos

por

célula

Nº de

nucléolos

por núcleo

Grau de

condensação

da cromatina

Inferência da

atividade

metabólica

em relação a

síntese de

proteínas

Observações

que

fundamentam

a inferência

da atividade

metabólica

Fígado Hepatócitos

Sangue de

mamífero

Hemácias

Leucócitos

Língua

Fibras

musculares

estriadas

Epitélio

intestinal

Células de

absorção

Células

caliciformes

ATLAS HISTOLÓGICO DA PRÁTICA: Inferindo a atividade metabólica celular

a partir da visualização de células em microscopia de luz

(Fonte: www.histologia.unb.br)

Figura 1a – FÍGADO, mamífero (cão). Coloração: tricrômico de Gomori

Visão histológica geral do parênquima de fígado. As células epiteliais são as mais

abundantes no parênquima hepático e organizam-se em cordões celulares: os cordões de

hepatócitos. Observar que estes agrupamentos celulares convergem para espaços do

parênquima: os vasos sanguíneos (setas). O tecido conjuntivo é pouco abundante.

Figura 1b –FÍGADO, mamífero (cão ). Coloração: tricrômico de Gomori.

Detalhe do parênquima hepático. Os hepatócitos são células epiteliais com múltiplas

funções: secreção de bilirrubina, síntese de proteínas do plasma sanguíneo,

armazenamento de glicogênio e secreção de ácidos biliares. Para esta última tarefa, a

justaposição entre as células hepáticas forma canais de condução de bile conhecidos

como canalículos vistos, na imagem, em cortes transversais e longitudinais (setas).

54



(Fonte: )

Figura 2 - ESFREGAÇO DE SANGUE, mamífero (humano). Coloração: Giemsa.

Esfregaço sangüíneo, visão geral. Na composição celular do sangue, é perceptível a

diferença de quantidade entre as células, sendo os eritrócitos ou hemácias as mais

abundantes. Nesta imagem, 8 (oito) leucócitos estão presentes (círculos pontilhados)

acentuando a desproporção entre os glóbulos vermelhos e os brancos no sangue

humano.

55




Figura 3 - ESFREGAÇO DE SANGUE, mamífero (humano). Coloração: Giemsa.

Figura 3a – Dois neutrófilos circundados por hemácias. Observar o núcleo com

lóbulos em cada um dos neutrófilos.

Figura 3b – Monócito circundado por hemácias. O característico núcleo riniforme (em

forma de rim) é evidente.

Figura 3c – Linfócito no centro da imagem de esfregação de sangue. Observar o núcleo

arredondado circundado com uma pequena porção do citoplasma.

a

a a

a b

c

56




Figura 4 - LÍNGUA, mamífero (boi). Coloração: hematoxilina e eosina (H.E.).

Detalhes da musculatura estriada esquelética de uma língua bovina. Esse tecido é

formado por grupos celulares cilíndricos, longos e multinucleados que apresentam

estriações transversais evidentes nos cortes longitudinais, vistos na Figura 4a. As fibras

musculares apresentam núcleos periféricos (setas). Note a presença de células satélites

(setas brancas) que, sob estímulo, podem regenerar áreas lesionadas de fibras

musculares. Na Figura 4b, observe que entre as fibras musculares existe delgado tecido

conjuntivo frouxo conhecido como epimísio (E). Ao redor dos feixes musculares, existe

mais tecido conjuntivo conhecido como perimísio (P) essencial para a ramificação de

vasos sanguíneos e terminações de nervos.

a

b

57




Figura 5- INTESTINO DELGADO, região do jejuno, mamífero. Coloração

hematoxilina-eosina (H.E.).

Figura 5a - Intestino delgado, jejuno, visão geral. Um corte histológico longitudinal

da parede intestinal revela como as vilosidades (V) estão dispostas em grupos, com um

suporte de tecido conjuntivo denso da submucosa (S). As camadas de musculatura lisa

(M) são desproporcionais, com a camada interna circular sendo mais espessa.

Figura 5b - Intestino delgado, jejuno, vilosidade com vaso linfático. Característica

importante no interior de cada vilosidade intestinal é a presença de um vaso linfático de

fundo cego (L) circundado por tecido conjuntivo frouxo (C) e faixas de musculatura lisa

(M). É pelo vaso linfático que ocorre o transporte dos triglicerídeos (gordura),

absorvidos pelos enterócitos (E). A contração da musculatura lisa das vilosidades

facilita o transporte dos triglicerídeos, pois os vasos linfáticos são formados apenas por

epitélio de revestimento simples pavimentoso.

a

b

58


A correção do QUADRO COMPARATIVO é muito importante para verificar as

relações citológicas realizadas pelos alunos. Como a AULA 5 é extensa, a discussão do

referido quadro pode ser realizada no início da AULA 6.

Garanta, por meio da discussão do QUADRO COMPARATIVO, que as

habilidades e procedimentos de observação, registro e inferência tenham se consolidado.

Nucléolos são estruturas desconhecidas, na prática, pela maioria dos alunos!

Atente para que realmente os observem durante as observações e para viabilizar os

registros efetuados no QUADRO COMPARATIVO.

59

AULA 6- REFLEXÕES FINAIS

Objetivos:

- Corrigir o QUADRO COMPARATIVO sobre inferência da atividade metabólica

celular a partir da visualização de células em microscopia de luz.

- Refletir, de maneira geral, sobre a observação, registro e inferência no intuito de

consolidar o processo de aprendizagem acerca dos procedimentos e habilidades.

Tempo estimado de duração das aulas: 5h/a

Procedimentos:

Atividade 23 – Inferindo a atividade metabólica celular a partir da visualização de

células em microscopia de luz

Corrija o QUADRO COMPARATIVO com os alunos para garantir que as

habilidades e procedimentos de observação, registro e inferência tenham se consolidado.

Sempre que possível ouça atentamente seus alunos e responda as dúvidas. Use as

questões a seguir como um roteiro para as possíveis correções.

60

Atividade 24 – Relembrando os procedimentos da investigação científica

Divida o quadro da sala de aula em cinco partes para que correspondam às cinco

aulas anteriores. Instigue os alunos a relembrarem dos procedimentos aprendidos em

cada uma das aulas. Coloque, em tópicos, as características de cada uma das

habilidades e procedimentos aprendidos nas aulas.

Atividade 25 – Relembrando os procedimentos da investigação científica

Para finalizar a aula, distribua um questionário acerca dos conhecimentos

desenvolvidos das habilidades e procedimentos da investigação científica, conforme

segue:

Roteiro para utilização durante a correção do QUADRO COMPARATIVO

1 – Ao considerar as células observadas, é correta a afirmação de que o formato dos

núcleos acompanha sempre o formato das células? Justifique.

2 – Em que implica, para os hepatócitos, a presença de núcleos volumosos ou de dois

núcleos por célula?

3 – Por que os núcleos das células caliciformes e das fibras estriadas esqueléticas

apresentam-se deslocados do centro de cada célula?

4 – Que relação existe entre o grau de condensação da cromatina e a atividade

metabólica das células?

5 – Ao tomar como exemplo a hemácia de mamífero, o que pode acarretar, para uma

célula, a perda do seu núcleo?

Roteiro retirado do livro “Práticas de Citologia (Morfologia e Fisiologia)”, da Universidade Federal de

Viçosa, 1988. Referência completa: MESSAGE D.; BARROS, E.G.; GRASSIOTTO, I.Q.; SILVA,

M.A.P.; FERNANDES, R.G.; NETO, J.L. Práticas de Citologia (Morfologia e Fisiologia).


61

Questionário sobre as habilidades e procedimentos da investigação científica.

1. O que você aprendeu sobre observação nas nossas aulas?

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

___________________________________________________________________

2. Você acredita que refletir sobre a observação pode auxiliar no aprendizado de

Biologia Celular e Molecular? Dê um exemplo, por favor.

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

___________________________________________________________________

3. Como você vê a importância do registro no aprendizado de Biologia Celular e

Molecular? Você poderia dar um exemplo?

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

___________________________________________________________________

4. Após as aulas, o que você entende agora por inferência? Em que momento das

aulas isso aconteceu? Por favor, descreva esse processo fazendo relação com as

aulas.

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

___________________________________________________________________

5. Tente relembrar os momentos de todas as 6 aulas que tivemos e escreva quais

foram as percepções que mais o (a) marcaram tendo em vista o que foi abordado

(observação, registro e inferência) nessas aulas.

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

___________________________________________________________________

62

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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