Caro(a) professor(a),
É com grande satisfação que trazemos a você este guia com dicas para a utilização de objetos educacionais. Nossa intenção é ajudá-lo(a) a enriquecer ainda mais seu planejamento didático. Apresentamos algumas ideias que você poderá aproveitar dependendo de sua vontade, de sua proposta de trabalho e das condições existentes em sua escola.
Os objetos educacionais de Biologia foram produzidos para você e estão organizados em seis temas estruturadores. Este guia tratará de uma das quatro unidades temáticas que compõem o tema estruturador “Origem e evolução da vida”. Trata-se da unidade “A evolução sob intervenção humana”.
São quatro os objetos educacionais que desenvolvemos para esta unidade temática. Eles complementarão o seu trabalho, realizado com o livro didático. Também indicaremos outros materiais que poderão ser úteis em suas pesquisas sobre o assunto, citados ao longo deste guia.
Os objetos educacionais da unidade temática “A evolução sob intervenção humana” são os seguintes:
Todos esses objetos educacionais podem ser usados por você, professor(a), tanto de forma isolada quanto de forma integrada. Apresentaremos um roteiro com sugestões de uso integrado dos objetos educacionais para o desenvolvimento dos principais conceitos cobertos por esta unidade. Ele pode ser utilizado entre dez e doze aulas de 50 minutos.
Também apresentamos, neste guia, roteiros para o uso isolado de cada objeto educacional, com sugestões detalhadas para o(a) professor(a) que deseja usá-los de forma independente. Você encontrará as sugestões específicas para trabalhar com cada um dos objetos:
- Sugestão de uso do experimento “Produção de pão e álcool por fermentação – aula 1”;
- Sugestão de uso do experimento “Produção de pão e álcool por fermentação – aula 2”;
- Sugestão de uso do experimento “Produção de pão e álcool por fermentação – aula 3”;
- Sugestão de uso do software “Qual é a palavra? A evolução sob intervenção humana”.
Professor(a), as sugestões que este guia apresenta não esgotam todas as possibilidades de utilização dos objetos educacionais disponibilizados. Na verdade, é você quem vai decidir sobre a escolha e o momento mais adequado para o uso desses objetos, baseado em sua própria experiência, nas condições que sua escola oferece e nas características de seus alunos. O importante é que você esteja disposto a inseri-los em suas aulas para aprender, aos poucos e na prática, qual metodologia funciona melhor com cada objeto.
Conceitos desta unidade temática:
• Fermentação;
• Micro-organismos;
• Biotecnologia.
As competências e habilidades que poderão ser desenvolvidas são:
• Reconhecer a seleção feita pelo ser humano, como um mecanismo de alteração das características das espécies sob intervenção;
• Avaliar o impacto da medicina, agricultura e farmacologia no aumento da expectativa de vida da população humana, na sobrevivência de genótipos com funções biológicas alteradas e no processo evolutivo da espécie.
SUGESTÃO DE ROTEIRO DE USO INTEGRADO DOS RECURSOS
A unidade “A evolução sob intervenção humana” pode ser desenvolvida com o auxílio de quatro objetos educacionais. Eles estão publicados separadamente, em respeito à autonomia que você, professor(a), tem para escolher o(s) objeto(s) que considerar mais apropriado(s) para o trabalho que já realiza. Aqui vamos propor o uso integrado dos objetos, que poderão ser baixados e instalados em seu próprio computador ou no da escola.
Para iniciar o trabalho com os recursos educacionais indicados neste guia, recomendamos que você faça uma atividade introdutória para revisar o conceito de fermentação. Os alunos se recordam? Sabem informar a importância deste processo? Conseguem esquematizar as etapas da fermentação? Sabem a diferença entre a fermentação lática e alcóolica? Com auxílio dos estudantes, coloque na lousa as definições e as equações químicas, destacando a diferença dos produtos obtidos nesses dois tipos de fermentação.
Explique que a fermentação lática é um processo muito utilizado por determinadas bactérias, como os lactobacilos. Estes utilizam a fermentação para obter energia por meio da oxidação incompleta da glicose, sem a necessidade da utilização de oxigênio. Faça comparações entre este processo, a respiração aeróbia e a fotossíntese, professor(a), valendo-se das equações químicas para facilitar a visualização das semelhanças e diferenças entre esses processos de obtenção de energia. Mencione que a fermentação lática é um processo que pode ser aproveitado industrialmente, na fabricação de iogurte, por exemplo.
Como curiosidade, você ainda pode mencionar que a fermentação lática é muito utilizada na preservação dos alimentos, envolvendo tanto produtos de origem vegetal (picles, chucrute e azeitonas) quanto de origem animal (queijo e salames). Este tipo de conservação baseia-se no fato de que uma ou mais espécies microbianas inibem as demais por meio da competição por nutrientes e da produção de metabólitos antimicrobianos a partir de substratos presentes no alimento.
Comente que a fermentação lática também ocorre nos nossos músculos, em caso de esforço intenso. Explique que nesta situação a quantidade de oxigênio é insuficiente e, assim, as células musculares passam a realizar fermentação lática para suprirem a demanda de energia necessária. Todavia, o acúmulo de ácido lático no interior da fibra é doloroso e pode haver cãibras. Parte desse ácido será conduzido ao fígado pela corrente sanguínea, sendo convertido em ácido pirúvico.
Apresente a fermentação alcóolica, realizada por certos fungos, como as leveduras (Saccharomyces cerevisiae), que podem viver em ausência do gás oxigênio. Mencione que os primeiros estágios da fermentação lática são os mesmos da fermentação alcoólica. Mas, nas etapas seguintes, o ácido pirúvico é transformado em gás carbônico e etanol, sendo o rendimento de 2 ATPs (o mesmo da fermentação lática). Explique que a fermentação alcóolica também tem uma grande importância econômica na fabricação de pão e de bebidas alcoólicas, como vinhos e cervejas.
A proposta dos recursos educacionais sugeridos é proporcionar uma discussão em relação à intervenção do homem em determinadas espécies de bactérias e fungos, cujos processos de fermentação são aproveitados industrialmente. Além disso, você pode discutir as teorias existentes em relação à evolução do metabolismo (hipótese heterotrófica e autotrófica).
Outro aspecto interessante que pode ser discutido com os alunos envolve a importância cultural do desenvolvimento das técnicas de produção do pão. Você pode, inclusive, traçar paralelos com a disciplina de História, relembrando os estudantes da política “pão e circo”, que em Roma ajudou a diminuir tensões sociais e ambições partidárias de mudança do status quo. Na seção Bibliografia Complementar inserimos dicas de materiais que tratam desses assuntos e que podem ser úteis na preparação dessa atividade introdutória.
Professor(a), após essas e outras explicações que forem necessárias e e caso os conteúdos tratados não suscitem mais dúvidas, você pode propor, nas três aulas seguintes, a realização dos três experimentos descritos neste guia (“Produção de pão e álcool por fermentação” – aula 1, aula 2 e aula 3). Ao final de cada aula, verifique se há alguma dúvida, a fim de proporcionar o máximo aproveitamento da atividade. Após realizar os experimentos propostos, recomendamos que o trabalho com o tema deste guia seja finalizado com o software “Qual é a palavra? A evolução sob intervenção humana”, que traz um resumo dos conteúdos discutidos. Neste momento, as dificuldades poderão ficar mais evidentes e você poderá fazer os esclarecimentos necessários.
Lembramos mais uma vez que a nossa sugestão para o uso integrado dos objetos educacionais é apenas uma dentre várias possibilidades. Na medida em que se sentir mais seguro no uso desses recursos, e com a criatividade e conhecimento que você tem, certamente poderá desenvolver muitas outras formas de utilização, que sejam até mais adequadas do que a que estamos propondo.
SUGESTÃO DE ROTEIRO PARA O USO ISOLADO DE CADA OBJETO EDUCACIONAL
(EXPERIMENTO) PRODUÇÃO DE PÃO E ÁLCOOL POR FERMENTAÇÃO - AULA 1
Neste experimento, professor(a), demonstraremos o processo de fermentação alcoólica, utilizado na panificação. Um de seus produtos, o CO2 , é o responsável pelo crescimento da massa do pão. Este procedimento será desenvolvido por meio da modificação das condições do meio de crescimento.
Como atividade introdutória, explique aos alunos que registros datam o consumo do pão desde a pré-história, por volta de 10.000 anos a.C. No Egito, em torno de 5000 anos a.C, o pão era componente básico e importante na alimentação. Os de melhor qualidade eram destinados aos ricos e também serviam como moeda de troca e pagamento de salários. Na Europa, o pão, trazido pelos gregos era feito em panificadoras públicas e, mais tarde, com a queda do império romano, passou a ser feito em casa. No Brasil, os registros de consumo de pão datam do século XIX. Antes disso, o alimento similar era o biju de tapioca. Os processos de desenvolvimento e aprimoramento de técnicas de fermentação com o uso de leveduras para a produção de álcool e pão marcaram o início da chamada Biotecnologia.
Materiais:
• 3 tabletes (15 gramas cada) de fermento biológico;
• 200 mL de água morna;
• 50 mL de água fervida;
• 25 mL de leite morno;
• 5 frascos erlenmeyers de 125 mL;
• Açúcar (no mínimo cinco colheres de sopa);
• Adoçante em pó ou em gotas;
• 5 balões de borracha;
• 2 colheres de sopa de óleo.
Dicas de obtenção de materiais:
Os erlenmeyers podem ser substituídos por garrafas pequenas de refrigerante.
Procedimentos:
Nesse projeto será possível observar a ação das leveduras, que são fungos unicelulares responsáveis pelos processos fermentativos utilizados na produção de pão. Professor(a), organize e oriente os alunos previamente para que tragam os materiais que serão utilizados neste experimento. Divida a classe em grupos e passe a lista dos materiais necessários que deverão ser providenciados para o desenvolvimento da atividade. Nessa aula aproveite para realizar uma discussão sobre o processo de confecção do pão, abordando o papel das leveduras e as etapas envolvidas.
Antes de realizar o experimento, entregue aos alunos o roteiro de trabalho, que pode ser utilizado na íntegra ou adaptado de acordo com suas estratégias didáticas. Ele contém todas as orientações necessárias para o desenvolvimento da aula prática e, também, algumas questões que auxiliarão no fechamento da atividade.
Protocolo experimental:
1.Numerar os cinco frascos erlenmeyers;
2.Dissolver dois tabletes de fermento em 200 mL de água morna e distribuir a solução nos frascos 1, 2 e 5, conforme dados na tabela 1 (fazer download do PDF);
3.Dissolver ¼ de tablete de fermento em 25 mL de leite morno e colocar a solução no frasco 3, conforme indicado na tabela 1;
4.Dissolver meio tablete de fermento em 50 mL de água fervida. Realizar a dissolução logo após a retirada da água do fogo. Colocar a solução no frasco 4, conforme indicado na tabela 1;
5.Preparar os frascos seguindo os dados da tabela 1
6.Colocar na boca de cada frasco um balão de borracha;
7.Observar após 24 horas.
AVALIAÇÃO
Ao final da aula, sugerimos que você avalie seus alunos para averiguar os conhecimentos adquiridos. Para isso, você pode promover discussões entre os grupos, considerando as respostas das questões do roteiro de trabalho. Por se tratar de uma atividade prática, a sua avaliação pode levar em consideração não apenas os conteúdos conceituais, mas também os procedimentos e as atitudes, como a manipulação correta dos reagentes, a preparação do material, a limpeza da mesa e dos materiais e a divisão de tarefas no grupo.
(EXPERIMENTO) PRODUÇÃO DE PÃO E ÁLCOOL POR FERMENTAÇÃO - AULA 2
O objetivo desta aula é verificar o papel do fermento no crescimento da massa de pão, comparando o crescimento da massa preparada sem fermento com fermento químico e com fermento biológico. Será observado também o resultado da aula anterior.
Materiais:
• 300 g de farinha de trigo;
• 180 mL de água morna (40 a 45ºC);
• 9 g de fermento biológico;
• 3 g de açúcar;
• 9 g de fermento químico;
• 3 potes iguais transparentes (capacidade de no mínimo de 500 mL);
• Filme de PVC transparente;
• Bandeja para misturar os ingredientes.
Procedimentos:
Serão preparadas massas de pão com fermento químico, com fermento biológico e sem fermento nenhum para observar, comparar e discutir o crescimento ocorrido nessas condições. Recomendamos que essas massas sejam preparadas simultaneamente por alunos diferentes do grupo, para que o tempo de “repouso” delas seja o mais semelhante possível. Enquanto as massas recém preparadas estão “repousando”, será possível observar o resultado do experimento realizado na aula anterior.
Antes de realizar o experimento, entregue aos alunos o roteiro de trabalho que pode ser utilizado na íntegra ou adaptado de acordo com suas estratégias didáticas. Ele contém todas as orientações necessárias para o desenvolvimento da aula prática e, também, algumas questões que auxiliarão no fechamento da atividade.
Protocolo experimental:
Preparo das massas de pão
Massa com fermento químíco:
1.Coloque na bandeja o açúcar (1 g = 1 colher de café), o fermento químico (3 g = 1 colher de café), a farinha de trigo (100 g = 13 colheres de sopa) e a água (60 mL = ¼ de copo de água);
2.Misturar os ingredientes e amassar com as mãos por 5 minutos;
3.Colocar a massa obtida no primeiro pote e identificá-lo como “fermento químico”.
Massa sem fermento:
1.Coloque na bandeja o açúcar (1 g), a farinha de trigo (100 g) e a água (60 mL);
2.Misturar e amassar com as mãos por 5 minutos;
3.Colocar a massa obtida no segundo pote e identificá-lo como “sem fermento”.
OBS: Se optar por utilizar a mesma bandeja para preparar as massas, lave-a antes de cada procedimento. Se o mesmo aluno for preparar as massas, ele deve lavar as mãos antes de manuseá-las.
Massa com fermento biológico:
É importante que essa seja a última massa a ser preparada.
1.Em uma bandeja colocar o açúcar (1 g), o fermento biológico (5 g ou ¼ de tablete) dissolvido na água morna (60 mL) e a farinha de trigo (100 g);
2.Misturar e amassar por 5 minutos.
OBS: Se optar por utilizar a mesma bandeja para preparar as massas, lave-a antes de cada procedimento. Se o mesmo aluno for preparar as massas, ele deve lavar as mãos antes de manuseá-las.
3.Colocar a massa obtida no terceiro pote e identificá-lo como “fermento biológico”;
4.Molde as três massas dentro dos potes para que tenham tamanhos iniciais iguais. Utilizar potes iguais para comparação do crescimento da massa;
5.Tampar os potes com filme de PVC e deixar em repouso por 30 minutos;
6.Enquanto isso, observe o resultado da fermentação dos frascos preparados na aula anterior.
Frasco 1: Fermento, água morna e açúcar
Frasco 2: Fermento, água morna e adoçante
Frasco 3: Fermento, leite morno e açúcar
Frasco 4: Fermento, água fervente e açúcar
Frasco 5: Fermento, água morna, açúcar e óleo
Pergunte aos alunos o que deve ter ocasionado o enchimento das bexigas, e peça para formularem hipóteses para explicar a diferença no volume de gases produzidos. Utilize nessa discussão as questões presentes no roteiro de trabalho. Peça para que os alunos pesquisem em casa, para a próxima aula, a reação de fermentação para a produção de pão (ver questão do roteiro de trabalho).
As bexigas cheias indicam formação de gás. No frasco 2, o único que não continha açúcar, mas adoçante, não ocorreu formação de gás. O açúcar é fonte nutritiva para o crescimento das leveduras. Sua metabolização gera CO2 como produto.
Ao apertar levemente as bexigas, será possível distinguir as mais cheias e as mais vazias. As bexigas dos frascos 1 e 3 devem estar mais cheias do que as dos frascos 4 e 5. A água morna e o meio nutritivo (açúcar e leite) proporcionaram maior produção de gás nos frascos 1 e 3, respectivamente. O leite contém proteínas e pode ser observado aumento do volume do frasco, podendo até mesmo extravasar.
O frasco 4 deve ter apresentado menor produção de gás que o frasco 1, o que permite perceber a influência da temperatura no metabolismo das leveduras. A água morna confere um ambiente propício, enquanto a água fervente pode causar a desnaturação das enzimas responsáveis pela fermentação e a morte de algumas leveduras.
O frasco 5 também deve ter apresentado aparecimento de gás, no entanto, a bexiga deve estar menos cheia que as demais. O óleo, por permanecer na superfície, restringe o contato da solução com o ar. É possível observar as bolhas saindo da solução através do óleo.
Baseando-se nas interpretações dos resultados dos experimento da aula anterior, peça que os alunos formulem uma hipótese do que acontecerá com as massas do experimento recém preparado, após o tempo de repouso.
7.Após 30 minutos, abra um pote de cada vez e compare os odores desprendidos das massas. A fermentação produz um pouco de álcool. É possível sentir um odor característico da massa com fermento biológico, decorrente da volatização do álcool;
8.Observe o crescimento nas três massas. Das três massas preparadas, somente a que utilizou o fermento biológico deve apresentar crescimento. O CO2 produzido da utilização da glicose através da fermentação, forma minúsculas bolhas na massa, promovendo seu crescimento e deixando-a mais “leve” ou “aerada”.
O fermento químico também é muito utilizado para produção de pães e bolos. Sua ação consiste na liberação de CO2 através da dissolução, principalmente do bicarbonato de sódio (NaHCO3 ) que acontece em altas temperaturas. Por isso, a massa não cresce à temperatura ambiente. Observando o frasco em que não foi adicionado nenhum fermento à massa, podemos concluir que não há crescimento da massa, sem adição de qualquer tipo de fermento. Na aula seguinte, será comprovado que o gás exalado no fermento biológico é o CO2 . Assim, peça que os grupos tragam os materiais necessários para a aula seguinte.
AVALIAÇÃO
Ao final da aula, sugerimos que você avalie seus alunos para averiguar os conhecimentos adquiridos. Para isso, você pode promover discussões entre os grupos, considerando as respostas das questões do roteiro de trabalho. Por se tratar de uma atividade prática, a sua avaliação pode levar em consideração não apenas os conteúdos conceituais, mas também os procedimentos e as atitudes, como a manipulação correta dos reagentes, a preparação do material, a limpeza da mesa e dos materiais e a divisão de tarefas no grupo.
(EXPERIMENTO) PRODUÇÃO DE PÃO E ÁLCOOL POR FERMENTAÇÃO - AULA 3
Nesta aula será demonstrado, indiretamente, que o gás liberado pelas leveduras é o CO2 . O gás liberado será borbulhado em solução aquosa contendo extrato de repolho roxo, e que funciona como um eficiente indicador de pH. A formação de ácido carbônico na solução aquosa abaixará o pH provocando mudança na coloração da solução.
Materiais:
• 1 frasco kitasato;
• 1 rolha;
• 1 pedaço de mangueira de látex (garrote ou tripa
de mico)
• 1 erlenmeyer de 250 mL;
• Extrato de repolho roxo (repolho roxo, panela e fogareiro);
• Fermento biológico fresco;
• Água morna;
• Açúcar;
• 1 colher de sopa.
Procedimentos:
Nas aulas anteriores, foi observada a formação de gás pela fermentação. Esse gás é o CO2 . Nessa aula verificaremos a formação de ácido quando esse gás é borbulhado em água contendo indicador de pH. Esse ácido formado é o ácido carbônico. Essa reação processa-se rapidamente na ausência de enzimas. O CO2 borbulhado em água, forma ácido carbônico que dissocia-se em HCO3 - + H+ :
CO2 + H2 O ------------> H2 CO3 -----------> HCO3 - + H
O extrato de repolho roxo é um indicador natural de pH que muda de cor de acordo com o pH da solução. Assim, ao borbulhar o gás carbônico produzido pelas leveduras, haverá formação de ácido carbônico, diminuição do pH e consequentemente, mudança de cor. O pH poderá ser constatado pela escala de cores.
Antes de realizar o experimento, entregue aos alunos o roteiro de trabalho, que pode ser utilizado na íntegra ou adaptado de acordo com suas estratégias didáticas. Ele contém todas as orientações necessárias para o desenvolvimento da aula prática e, também, algumas questões que auxiliarão no fechamento da atividade.
Protocolo experimental:
Preparo prévio do extrato de repolho roxo:
1. Numa panela limpa e bem enxaguada, cozinhar três folhas grandes de repolho roxo em pedaços, por 10 minutos. Após o cozimento, retirar o repolho e reservar a água.
Identificação do gás exalado pela fermentação:
1. Dissolver ½ tablete de fermento fresco em 100mL de água morna (37o C);
2. Acrescentar quatro colheres de sopa de açúcar na solução ainda morna e transferir para o frasco kitasato;
3. Agitar levemente;
4. Arrolhar o frasco e ligar a mangueira de látex à saída lateral do frasco;
5. Inserir a outra extremidade da mangueira em um erlenmeyer de 250 mL, contendo 100 mL de extrato de repolho roxo;
6. Observar o borbulhamento do gás exalado pela fermentação, no extrato;
7. Anotar o que acontece com o extrato após o borbulhamento do gás por alguns minutos.
A levedura produz gás carbônico que, borbulhado em água, converte-se em ácido carbônico, acidificando o meio. O extrato de repolho roxo é um indicador natural de pH e, portanto, adquire colorações diferentes de acordo com o pH. Para auxiliá-lo, professor, realizamos um ensaio relacionando a cor do extrato e o pH. Aferimos o pH de vários tubos de ensaio contendo soluções de extrato de repolho em meio ácido, neutro e básico.
A figura 8 - A e B - (disponível no PDF desta aula), mostra a escala obtida, que poderá ser usada na análise dos resultados deste experimento. A mudança de coloração do extrato de repolho roxo neste experimento de azul para roxo indica acidificação do meio, confirmando a produção de gás carbônico.
AVALIAÇÃO
Ao final da aula, sugerimos que você avalie seus alunos para averiguar os conhecimentos adquiridos. Para isso, você pode promover discussões entre os grupos. Por se tratar de uma atividade prática, a sua avaliação pode levar em consideração não apenas os conteúdos conceituais, mas também os procedimentos e as atitudes, como a manipulação correta dos reagentes, a preparação do material, a limpeza da mesa e dos materiais e a divisão de tarefas no grupo.
(SOFTWARE) QUAL É A PALAVRA? A EVOLUÇÃO SOB INTERVENÇÃO HUMANA
Este software consiste em um jogo para que o aluno treine os conhecimentos adquiridos de forma lúdica. O objetivo é acertar a palavra que corresponde à dica apresentada, escolhendo uma letra por vez. Para abordar os assuntos indicados neste guia temático, o software irá trazer questões relacionadas à fermentação, dentre outras. Por agregar conhecimentos sobre os demais recursos educacionais abordados neste guia, sugerimos que você proponha este jogo como um fechamento do estudo deste eixo temático, quando as possíveis dúvidas já tenham sido esclarecidas. Destacamos que, em virtude da existência de uma variedade de nomes em Biologia, este software pode ser interessante para possibilitar ao aluno o treino dos mesmos, associandoos aos conceitos a que se referem.
Antes de iniciar a exploração do software, distribua aos alunos o roteiro de trabalho. Você pode utilizá-lo da forma como sugerimos, alterá-lo ou criar outro de acordo com suas estratégias didáticas. Convém explicar para eles que o roteiro contém orientações gerais e questões que têm o objetivo de ajudá-los a prestar atenção em pontos importantes do programa. Oriente-os para não responderem às perguntas durante a exploração do software, porque isso poderá atrapalhá-los. Deixe que eles leiam o roteiro algumas vezes e, só depois que estiverem acomodados e prontos, peça para que comecem a jogar.
Após explorarem o programa pela primeira vez, pergunte aos alunos se há palavras desconhecidas e promova uma discussão a respeito delas. É importante que os esclarecimentos sejam realizados. Ao final, peça para os estudantes responderem ao questionário proposto no roteiro.
AVALIAÇÃO
Para avaliar se os alunos compreenderam o conteúdo do jogo, promova uma discussão: O que acharam dele? Foi possível entender todas as informações? O que não entenderam direito? A correção do roteiro pode ser feita na lousa, com os alunos escrevendo as respostas. Há respostas diferentes? Em que diferem? Sugira que os alunos joguem novamente, pois há perguntas que não são mostradas apenas em uma exploração inicial do software, sendo necessário pelo menos três usos para que todas as questões tenham sido visualizadas.
