ISSN 1678-0701
Número 67, Ano XVII.
Março-Maio/2019.
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13/03/2019PROPOSTA DE USO DA COLUNA DE WINOGRADSKY: ESTRATÉGIAS DIDÁTICAS NO ESTUDO DA MICROBIOLOGIA AMBIENTAL  
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PROPOSTA DE USO DA COLUNA DE WINOGRADSKY COMO ESTRATÉGIA DIDÁTICA NO ESTUDO DA MICROBIOLOGIA AMBIENTAL

Feliphe Lacerda Souza de Alencar1; Magnólia Fernandes Florêncio de Araújo2;

Julio Alejandro Navoni3; Viviane Souza do Amaral4

1Biomédico/Enfermeiro, Mestre em Desenvolvimento e Meio Ambiente (PRODEMA) e Doutorando em Desenvolvimento em Meio ambiente pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN). feliphe.lacerda7@hotmail.com.

2Bióloga, Pós-doutorado em Ecologia e Recursos Naturais pela Universidade de Coimbra. Doutora pela Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). Mestre em Bioecologia Aquática (UFRN). Professora Permanente do Programa de Doutorado em Desenvolvimento e Meio Ambiente (DDMA/UFRN). magffaraujo@gmail.com.

3Farmacêutico, PhD em toxicologia em avaliação do risco. Docente do Instituto Federal do Rio Grande do Norte (IFRN) e Professor Permanente do Programa de Doutorado em Desenvolvimento e Meio Ambiente (DDMA/UFRN) e de Mestrado em Desenvolvimento e Meio Ambiente (PRODEMA/UFRN). navoni.julio@gmail.com.

4Bióloga, Mestre e Doutora em Genética e Biologia Molecular pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Docente Associada I e Coordenadora do Programa de Doutorado em Desenvolvimento e Meio Ambiente da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (DDMA/UFRN) e professora permanente do Programa de Mestrado em Desenvolvimento e Meio Ambiente (PRODEMA/UFRN). vi.mariga@gmail.com.

Resumo

A abordagem prática no ensino da microbiologia deve ofertar aos alunos uma visão ampla acerca dos microrganismos, destacando não apenas suas implicações à saúde humana, mas também suas capacidades de manutenção ecológica, aplicabilidade biotecnológica e benefícios aos ecossistemas, sendo essencial a abordagem de estratégias de ensino acerca desse contexto. O presente estudo objetiva a elaboração de um protocolo prático, sob uma abordagem investigativa, para o estudo da microbiologia ambiental, através da montagem e interpretação da coluna de Winogradsky. A metodologia proposta busca destacar, o estudo do metabolismo microbiano e os papéis positivos dos microrganismos para o meio ambiente. A inserção e a problematização do uso da coluna de Winogradsky no ensino da microbiologia garante aos alunos a construção de conceituações mais complexas e contextualizadas sobre o tema.

Palavras chave: Coluna de Winogradsky, estratégia didática e microbiologia ambiental.

Abstract

The practical approach in the teaching of microbiology should offer students a broad view of microorganisms, highlighting not only their implications for human health, but also their ecological maintenance capabilities, biotechnological applicability and ecosystem benefits, so it is essential to approach teaching strategies about this context. The present study aims to elaborate a practical protocol, in an investigative approach, with a view to the study of environmental microbiology, through the assembly and interpretation of the Winogradsky column. The proposed methodology aims to highlight the study of microbial metabolism and the positive roles of microorganisms for the environment. The insertion and the problematization of the use of the Winogradsky column in the teaching of microbiology allows students to construct complex and contextualised concepts on the subject.

Key words: Winogradsky column, didactic strategy and environmental microbiology.

Introdução

Apesar da importância da microbiologia ambiental no que tange à formação profissional de alunos e/ou futuros professores, associados ao campo da microbiologia, aspectos teóricos abordados na estrutura curricular desse componente, muitas vezes, são comprometidos em decorrência da não adoção de atividades investigativas que enfatizem a importância dos microrganismos no ambiente, afetando, assim, a formação técnica, crítica e reflexiva desses indivíduos. Como forma de suprir essa carência, é possível adotar ações didáticas de ensino por investigação que favoreçam a visão de que os microrganismos têm importante papel ambiental, permitindo, desse modo, a construção de um novo olhar, sobre a relação microrganismo e meio ambiente, no qual a importância desses organismos, como agentes despoluidores e estabilizadores dos ecossistemas, também seja posta em questão e não apenas o patológico, o clínico e a nocividade atribuída, em grande parte, aos microrganismos (GOMES, 2011; PESSOA et. al, 2012).

Ressalta-se, pois, a necessidade da elaboração de atividades práticas que permitam ao estudante e futuro professor, em especial, lidar com esses aspectos. É nesse contexto que se insere a abordagem de ensino sobre o metabolismo e a importância ambiental dos microrganismos, a partir da elaboração, análise e interpretação de uma coluna de Winogradsky. A coluna de Winogradsky consiste em um sistema prático e efetivo, de simples execução, que possibilita a simulação de habitats naturais e a demonstração in vitro da enorme variabilidade metabólica dos microrganismos. Além disso, permite a análise dos processos evolutivos e adaptativos desses organismos a diferentes tipos de ambientes, ilustrando o desenvolvimento de ciclos biológicos, e as inter-relações entre eles. Outra importante função da coluna de Winogradsky está no fato de ela ser uma possibilidade de avaliação da capacidade biorremediadora de certos organismos presentes no sistema. Pode-se afirmar que a metodologia de Winogradsky permite a análise de bactérias capazes de degradar determinados agentes contaminantes, ou seja, as colunas podem ser suplementadas com um composto específico, objetivando testar a hipótese da existência de microrganismos capazes de degradá-lo, uma vez que, nas amostras enriquecidas com tais substâncias, somente haverá proliferação daqueles microrganismos capazes de metabolizá-las (GAMAZO, C., 2005; MERAZZI, 2008; GOMES, 2011).

A coluna de Winogradsky permite, portanto, a compreensão de conceitos de grande relevância da microbiologia ambiental como diversidade metabólica, ciclos biológicos, ciclagem de nutrientes e minerais e a compreensão de processos de mitigação da problemática ambiental, tal como a biorremediação. Assim, o presente estudo objetiva a elaboração de uma proposta de protocolo prático, sob uma abordagem investigativa, voltado à montagem, análise e interpretação de uma coluna de Winogradsky destacando, ainda, suas respectivas correlações com a biorremediação e a poluição do meio ambiente.

Metodologia

Caracterização da pesquisa

A escolha da temática em estudo se dá a partir de observações ao longo da graduação, na qual fatores como: não abordagem ou ainda pouca ênfase na associação entre prática microbiológica e processos aplicados ao meio ambiente; abordagem prática pedagógica generalista e voltada, sobretudo, ao campo saúde, de temas microbiológicos; déficit de materiais didáticos direcionados à prática microbiológica e sua inserção em temas ambientais; bem como, ausência de padronização de métodos de análise da coluna de winogradsky. A elaboração do protocolo de análise microbiológico, direcionado a montagem, análise e interpretação da coluna de Winogradsky, seguiu os seguintes critérios de escolha: 1) praticidade na obtenção das amostras analisadas; 2) facilidade na montagem da coluna; 3) disponibilidade de vidrarias, reagentes, e outros materiais e equipamentos, no laboratório, no qual a coluna será analisada; 4) possibilidade de se correlacionar os temas abordados em sala de aula, com a prática de ensino; 5) possibilidade da abordagem da importância biológica dos microrganismos aos ecossistemas; 6) e aplicabilidade e contextualização do uso da biorremediação como ferramenta de mitigação da problemática poluição ambiental.

Construção do protocolo prático de ensino para elaboração da coluna da Winogradsky

A metodologia proposta busca implantar, nas aulas de microbiologia, a aplicabilidade positiva dos microrganismos no meio ambiente, almejando a promoção da compreensão de conceitos numa abordagem investigativa (LIMBERGER et al., 2009; GOMES, 2011).

Utilizar experimentos como ponto de partida, para desenvolver a compreensão de conceitos, é uma forma de levar o aluno a participar de seu processo de aprendizagem, sair de uma postura passiva e começar a agir sobre o seu objeto de estudo, relacionando o objeto com acontecimentos e buscando as causas dessa relação, procurando, portanto, uma explicação causal para o resultado de suas ações e/ou interações (CARVALHO et al., 2000, página 120).

A elaboração do roteiro, objetiva, desse modo, servir de base para a implementação de medidas investigativas, as quais possibilitem ao aluno e/ou futuro professor a obtenção de conhecimentos técnicos e específicos sobre o tema, assim como, a correlação entre microbiologia ambiental e biotecnologia, no que tange a biorremediação de ambientes poluídos.

A montagem da coluna de Winogradsky

Seguindo uma sequência lógica proposta em uma unidade de ensino de 10 aulas, iniciou-se a elaboração do protocolo de estudo investigativo, em dez etapas, com a finalidade de facilitar a compreensão do objeto estudado e suas respectivas correlações teóricas. As etapas foram estabelecidas conforme as observações propostas pelos alunos, adequação contextual para o ensino, observações dos discentes, com vista à padronização e melhoria do ensino e conteúdo proposto.

Resultados

Com base nas observações propostas, como vista à padronização e melhoria no ensino foram obtidos os seguintes resultados, descritos em dez etapas, subdivididas em modelo experimental (etapas de um a cinco) e modelo teórico (etapas de seis a dez).

Inicialmente as etapas ditas experimentais foram organizadas e planejadas da seguinte forma:

Etapa 1: Os alunos são chamados a discutir o que é preciso para fazerem uma coluna de Winogradsky e como a construí-la.

Na etapa um da sequência metodológica os alunos são chamados a discutir a metodologia proposta, destacando-se as finalidades, os objetivos e as formas de elaboração de uma coluna de Winogradsky.

O que é necessário para fazer a coluna de Winogradsky?

  1. Proveta de vidro (1 litro de capacidade);

  2. Bacias, garrafas e/ou copos plásticos;

  3. Funil;

  4. Filme PVC;

  5. Sedimento e água do ambiente de análise;

  6. Fonte de Cálcio (Carbonato de Cálcio – CaCO3 ou Carbonato de Sódio – Na2CO3 ou Bicarbonato de Sódio – NaHCO3) acrescidos de materiais de origem vegetal, tais como, amido de milho ou papel ou serragem;

  7. Fontes de Enxofre: Ovo cozido ou queijo ou Sulfato de Cálcio – CaSO4 ou Sulfato de Magnésio – MgSO4;

  8. Fontes de Ferro – limalha de Ferro ou medicamentos e/ou suplementos à base de ferro;

  9. Fontes de vitaminas: polivitamínicos;

  10. Agentes simuladores de poluição: sais metálicos, Sulfato de cobre – CuSO4, Sulfato de Ferro F2SO4 e sulfato de Zinco – ZnSO4.

Como fazer a coluna de Winogradsky?

  1. Inicialmente o aluno deve proceder com a coleta do material destinado à análise, selecionando o tipo de ambiente (mar, rio, açude ou mangue), no qual serão coletadas aproximadamente 1quilograma de sedimento (areia e lodo) e cerca de 1litro de água;

  2. Após a coleta, o aluno deverá conduzir o material ao laboratório, onde se iniciará a montagem da coluna de Winogradsky;

  3. O passo inicial consiste na retirada de pedras, ramos e folhas eventualmente presentes no sedimento coletado;

  4. Posteriormente o aluno deverá misturar ao sedimento, as respectivas fontes minerais, da seguinte forma: 5g de CaCO3, Na2CO3 ou NaHCO3, acrescidos de aproximadamente 50g de papel, amido de milho ou serragem; 5g de CaSO4 ou MgSO4, ou ainda um ovo cozido ou cerda 25g de queijo; 25g de limalha de Ferro, ou medicamentos à base de Ferro (equivalente a 10g); medicamento polivitamínico (equivalente a 10g); mais os agentes simuladores de poluição ambiental, CuSO4, F2SO4 e ZnSO4, diluídos na proporção de 1,6g por litro de água;

  5. Após a preparação de uma mistura fluida e consistente do sedimento coletado, deve-se proceder com a montagem da coluna, acrescentando cuidadosamente, através de um funil, a mistura à proveta, previamente identificada com o nome do aluno ou grupo do qual faz parte;

  6. Atentar durante a montagem da coluna, para a sedimentação dos substratos analisados, acrescentando delicadamente, o sedimento avaliado, de modo, a se evitar a formação de bolhas de ar ou água entre as camadas; para isso recomenda-se, entre a montagem de uma camada e outra, bater com firmeza a proveta, objetivando assentar as colunas formadas;

  7. As camadas devem ocupar um espaço de aproximadamente 90% da coluna. Despeje, em seguida, a água coletada à proveta, até que o volume restante de 10% seja completado, unicamente de água;

  8. Logo em seguida, limpe a proveta, vedando-o com filme PVC, incube a coluna, em local exposto à luz solar de forma parcial, para análise de microrganismos fotossintetizantes ou em local não exposto à luz, para a análise de microrganismos não fotossintetizantes;

  9. O experimento possuirá tempo de médio de duração que pode variar entre cinco a seis semanas, conforme o desenvolvimento da coluna.

Etapa 2: Questões para levantamento de hipóteses: Os grupos recebem um questionamento, pensam sobre ele e discutem, passando à elaboração das hipóteses.

Na etapa dois os alunos discutem, refletem e contextualizam ambientalmente a coluna de Winogradsky (previamente elaborada, conforme figura 1), a partir da elaboração de perguntas e formulações de hipóteses.

Figura 1. Montagem inicial da coluna de Winogradsky, após a adição da amostra de solo e água coletadas previamente. Observa-se a nítida separação entre as colunas de água e de solo. Experimento realizado no departamento de microbiologia da Universidade Federal do Rio Grande do Norte – UFRN. Fonte (Maciel et al., 2014).

Sugestões de questionamentos:

Sugeri-se a divisão da turma em grupos, propondo-se em seguida questionamentos que possibilitem e suscitem nos alunos a reflexão da temática proposta. Algumas sugestões são propostas a seguir:

  1. Grupo1: Faça uma predição sobre a distribuição do oxigênio ao longo da coluna (sedimento, água e ar).

  2. Grupo 2: Relacione os tipos metabólicos (fermentação, respiração e fotossíntese) com base na distribuição dos microrganismos ao longo da coluna de Winogradsky.

  3. Grupo 3: Acredita que haverá diferenças entre as colunas dos grupos? Explique as diferenças esperadas, se for o caso.

  4. Grupo 4: As colunas controle (que estão no escuro) serão diferentes? Em que aspectos, se for o caso?

  5. Grupo 5: Pensando que se formarão colunas com grupos microbianos diferentes, nos diferentes estratos, discuta aspectos determinantes para a estratificação da coluna?

Etapas 3: Início da observação da coluna

Nas etapas três, quatro e cinco, respectivamente, os alunos iniciam a observação das colunas, analisando a estratificação (ar, água, sedimento), associada à formulação de questões acerca da relevância ambiental dos microrganismos.

Ao fim das observações iniciais ocorre a análise do sedimento e da água superficial da coluna, correlacionando-a a práticas microbiológicas de isolamento, semeio em meios líquidos, sólidos e semi-solidos, técnica de Gram e microscopia; e por fim os alunos aprofundam o conhecimento com vista ao isolamento e identificação de comunidades microbianas obtidas da coluna de Winogradsky, com base na realização de provas bioquímicas rotineiras empregadas no laboratório de microbiologia.

  1. Observar as colunas ao longo de aproximadamente seis semanas, descrevendo as mudanças observadas semanalmente, destacando alterações de cor indicam, as quais indicam a ocorrência de sucessões ecológicas, bem como observar as estratificações formadas ao longo da coluna;

  2. Retirar amostras do líquido e do sedimento, colocar em lâminas e pesquisar ao microscópio. Identificar os grupos de microrganismos presentes (descrever arranjos e morfologia);

  3. Amostrar a interface ar-água e as camadas do líquido e paredes do vidro (se existir);

  4. Fazer desenhos e descrever as observações, ou fotografar ao microscópio, ao longo das observações.

Questões para discussão:

  1. Em que medida a coluna Winogradsky é semelhante ao fundo de uma lagoa? Em que ela se diferencia?

  2. Que microrganismos podem ser encontrados ao mesmo tempo no ecossistema criado na coluna de Winogradsky?

  3. Qual a relação ambiental proposta pela coluna de Winogradsky? Destaque a importância da análise in vitro para avaliação de ambientes eutrofizados?

  4. Como podemos relacionar a análise e interpretação da coluna de Winogradsky com o desenvolvimento de medidas biotecnológicas biorremediadores de ambientes poluídos.

Etapa 4: Observações da coluna de Winogradsky

Os alunos analisam a estratificação das colunas formadas, conforme figura 2.

Análise d’água da superfície das colunas:

  1. Quando a coluna estiver completamente desenvolvida, para amostragem final verter o líquido e também o sedimento. Usar uma espátula para retirar as colônias coloridas da parede da proveta e do sedimento. Fazer lâminas e observar diretamente ao microscópio;

  2. Retirar, com pipeta e pipetador, amostras d’água da superfície das colunas, para análise direta em microscópio óptico, com o uso de lâminas e lamínulas;

  3. Verificar a presença de microrganismos como algas e cianobactérias: inocular 100μl de água de cada coluna com auxílio de pipeta automática em uma placa de Petri, espalhando com alça de Drigalski.

Análise e Incubação do sedimento das colunas

  1. Desprezar a parte líquida da coluna e derramar a parte sólida cuidadosamente;

  2. Retirar uma porção de solo (1g) de cada camada da coluna;

  3. Dissolver a porção de solo em 9 ml de solução salina 0,9% ou em água destilada. Agitar bem com bastão de vidro, para misturar;

  4. Depois de assentado o solo, retirar alíquotas de 100 µl e colocar em tubos de ensaio com caldo nutriente, de modo a favorecer o crescimento microbiológico;

  5. Incubar a amostras durante 24h, realizando em seguida o plaqueamento das bactérias em meio sólido, ágar nutriente, incubando novamente por 24h, com vista ao crescimento microbiano;

  6. Isolar as bactérias obtidas, objetivando suas respectivas identificações, através de provas bioquímicas.

Figura 2. Observações da coluna de Winogradsky ao longo da realização dos experimentos. A) coluna avaliada na primeira semana de montagem - nota-se uma leve mudança de coloração na coluna de água, em comparação a figura 1, assim como o surgimento de 3 camadas distintas, identificadas pelas setas; B) Segunda semana de análise - percebe-se o surgimento de uma camada de água única e de coloração amarelada; C e D) Ultimas semana de observações - verifica-se o surgimento de manchas de coloração escura, na camada destinada ao solo coletado, indicando um comportamento microbiano relacionado ao metabolismo (biorremediação) de compostos presentes na amostra sólida. Fonte (Maciel et al., 2014).

Etapa 5: Conhecendo os isolados da coluna de Winogradsky: Realização de provas bioquímicas, de modo à identificação de microrganismos, desenvolvidos ao longo da estratificação da coluna.

Provas bioquímicas sugeridas:

  1. Indol;

  2. Produção Sulfeto (H2S);

  3. Teste de motilidade;

  4. Citrato;

  5. Teste TSI (Triplo Açúcar Ferro);

  6. Citocromo oxidase;

  7. Vermelho de metila (VM);

  8. Reação de Voges-Proskauer (VP);

  9. Descarboxilação da Lisa, Arginina e Ornitina;

  10. Fenilalanina desaminase;

  11. Produção da uréase.

Ao fim das etapas propostas seguem-se com uma fundamentação da prática, abordando a teoria exposta de forma resumida e objetiva, através da contextualização da teoria à prática desenvolvida.

Etapa 6: Consiste em uma fundamentação teórica acerca das principais características da coluna de Winogradsky, sua contextualização e relações microbiológicas.

Fundamentação teórica:

A coluna de Winogradsky consiste em um sistema prático e efetivo, de simples execução, que possibilita a simulação de habitats naturais e a demonstração in vitro da enorme variabilidade metabólica de microrganismos. Além disso, permite a análise dos processos evolutivos e adaptativos dos microrganismos a diferentes tipos de ambientes, ilustrando o desenvolvimento de ciclos biológicos, e as inter-relações entre eles. Outra importante função da coluna de Winogradsky está no fato da possibilidade de avaliação da capacidade biorremediadora de certos organismos presentes no sistema. A biorremediação é definida como um processo no qual, organismos vivos, plantas ou microrganismos são utilizados para remediar ou reduzir poluentes ambientais, ou ainda degradar substâncias toxicamente perigosas ao meio, pode-se, portanto, afirmar que, a metodologia de Winogradsky permite a análise de bactérias capazes de degradar determinados agentes contaminantes, ou seja, as colunas podem ser suplementadas com um composto específico, objetivando testar a hipótese da existência de microrganismos capazes de degradá-lo, uma vez que, nas amostras enriquecidas com tais substâncias, somente haverá proliferação daqueles microrganismos capazes de metabolizá-la.

Etapa 7: Nesta etapa são apresentados aos alunos o embasamento prático e correlações teóricas observadas.

Fundamento da prática

Decorridos, de quatro a seis semanas, após a confecção da coluna de winogradsky, diferentes zonas biológicas de desenvolvimento microbiano são observadas (conforme figura 3), são elas: Aeróbica, Microaerófila e Anaeróbica em que os microrganismos específicos serão desenvolvidos seguindo suas exigências ambientais. Na zona superficial da coluna de água, surgirão algas e cianobactérias (organismos aeróbicos, autotróficos fotossintéticos) que produzirão O2, essa zona consiste na parte da coluna mais pobre em enxofre e a mais rica em oxigênio. As bactérias fotoautotróficas sintetizam matéria orgânica a partir de CO2 e produzem O2 a partir da oxidação da H2O. Na superfície da coluna de água desenvolve-se, por vezes uma película (biofilme) constituída por bactérias aeróbias e heterotróficas dotadas geralmente de flagelos que permite a locomoção e o estabelecimento em novas áreas.

Na zona microaerófila pode-se observar uma faixa de água avermelhada, correspondente a populações de bactérias púrpuras não sulfurosas. Estes microrganismos proliferam-se em condições de baixa de concentração de oxigênio, não suportando elevadas concentrações de H2S, além de serem considerados fotoheterotróficos. O oxigênio desta zona é proveniente da difusão da zona imediatamente acima, sendo por isso, limitada sua concentração. Na zona anaeróbia, por sua vez, localizada no fundo da coluna, a presença de celulose promoverá o rápido desenvolvimento de microrganismos que consomem o oxigênio presente no sedimento e na coluna de água. O estabelecimento de condições anóxicas no fundo da coluna vai favorecer o aparecimento de microrganismos com um metabolismo fermentativo, assim como, de outros microrganismos que realizam o processo de respiração anaeróbia. Em condições estritamente anaeróbicas, após algumas semanas aparecem às bactérias do gênero Clostridium, incorporando a celulose do sedimento como a fonte primária de seu metabolismo.

Figura 3. Disposição microbiana ao longo das camadas da coluna de Winogradsky.

Descreve-se, em seguida, de forma sucinta o motivo pelo qual a atividade foi proposta; destacam-se os objetivos esperados da prática, bem como, as referências e sugestões de novas fontes de pesquisa, conforme as figuras três e quatro, com vista ao aprofundamento teórico-prático, e uma conclusão da atividade, na qual os alunos finalizam a prática, elaborando um relatório investigativo ou ainda construindo artigos inseridos na temática discutida ao longo das observações, análises e interpretações da coluna de Winogradsky.

Etapa 8: objetivos esperados.

Analisar o comportamento microbiológico nas diferentes zonas de estratificação da coluna, bem como refletir acerca do efeito de substâncias químicas poluidoras no desenvolvimento biológico dos microrganismos, a partir das eventuais alterações observadas em ambiente laboratoriais, correlacionando-os aos possíveis impactos gerados pela poluição dos ecossistemas naturais.

Etapa 9: Referências e sugestões de novas fontes de pesquisa.

ECO QUÍMICA – química fácil – microbiologia ambiental Coluna de Winogradsky disponível em:<http://ube-164.pop.com.br/coluna_winogradsky>.

GAMAZO, C., LÓPEZ-GOÑI, I. & DÍAZ, R. Manual Prático de Microbiologia. 3ª edição, Masson, Barcelona, 2005.

GAYLARDE, C. C.; BELLINASO, M. D. L.; MANFIO, G. P. Biorremediação: Aspectos biológicos e técnicos da biorremediação de xenobioticos. Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento, v.8, n. 34 – janeiro/ junho, 2005.

MADIGAN, Michael T.; MARTINKO, John M.; PARKER, Jack. Microbiologia de Brock. 10. ed. São Paulo: Prentice-Hall, 2004.

Sugestão de novas fontes de pesquisa

Ao final do tempo decorrido da análise (seis semanas, em média), pode-se proceder com o desmanche da coluna e posterior identificação dos diferentes tipos microbianos desenvolvidos na coluna, conforme o protocolo de microbiologia ambiental, desenvolvido pela Escola Superior Agrária, do Instituto Politécnico de Coimbra, 2011, conforme o link abaixo.

http://www.esac.pt/Abelho/MicroAmbiental/Protocolos%5B3%5D_2011_2012.pdf

Ou ainda consultar, outras referências de aprofundamento e contextualização da coluna de Winogradsky, como, por exemplo, o material intitulado “Building a Winogradsky Column. An Educator Guide with Activities in Astrobiology”, desenvolvido pela Administração Nacional da Aeronáutica e do espaço – NASA, conforme o link abaixo.

http://quest.nasa.gov/projects/astrobiology/fieldwork/lessons/Winogradsky_5_8.pdf

Propõe-se ainda, o desenvolvimento de projetos de pesquisa, com intuito de:

  1. Comparar o desenvolvimento das comunidades microbianas em colunas suplementadas com tipos diferentes de substratos minerais;

  2. Comparar o desenvolvimento de comunidades microbianas, obtidas de diferentes ambientes e suplementadas com os mesmos tipos substratos minerais;

  3. Avaliar e comparar o desenvolvimento microbiano em colunas suplementadas com agentes poluidores e não poluidores, buscando-se correlacionar os possíveis impactos ambientes ocasionados pelo agente poluidor estudado.

Etapa 10: Fechamento da prática.

Nesse momento, os alunos finalizam a prática, através da elaboração de um relatório prático investigativo ou ainda a construção de artigos inseridos na temática discutida.

Discussão

O ensino da microbiologia ambiental geralmente ocorre de maneira convencional, a partir de aulas expositivas e práticas laboratoriais, nas quais são executados protocolos para o desenvolvimento de atividades, direcionadas ao cultivo e identificação microbiana. Nesse tipo de abordagem metodológica, observa-se uma aplicabilidade unilateral da microbiologia, voltada à discussão de conteúdos aplicáveis à área da saúde, em que os microrganismos são apresentados como agentes patogênicos e/ou nocivos ao ambiente. Tal construção metodológica de ensino acaba prejudicando a compreensão e reflexão, desses alunos, a respeito das ações benéficas conferidas pelos microrganismos ao meio ambiente e contribuem decisivamente para que grande parte dos estudantes adquira receio sobre o papel dos microrganismos no ambiente, uma vez que, há uma difusão de conteúdos que abordam, unicamente, os impactos negativos atribuídos a estes organismos e deixam de lado os mecanismos essenciais de suporte à vida que eles desempenham. Pessoa e colaboradores (2012) enfatizam que a maioria dos estudantes ao serem postos diante da reflexão acerca da função dos microrganismos no meio ambiente destaca, em grande parte, unicamente o papel maléfico desses seres, mesmo diante do fato de que a maioria não seja patogênica ou ainda desempenhem papéis essenciais ao homem e ao funcionamento do planeta.

Dessa forma, pode-se afirmar que o estudo da microbiologia deve ofertar aos alunos uma visão ampla acerca dos microrganismos, destacando, não apenas, suas implicações à saúde humana, mas também as suas capacidades de manutenção do equilíbrio ecológico e diversas aplicabilidades biotecnológicas e benéficas à sociedade. É essencial, portanto, o desenvolvimento de estratégias de ensino que associem a teoria à prática, tornando, assim, os conteúdos teóricos mais palpáveis à realidade do aluno. Limberger e colaboradores (2009) ressaltam, a necessidade de se tornar os conteúdos teóricos de microbiologia mais concretos ao contexto social de cada aluno, porém, destacam que a microbiologia, por tratar-se de uma ciência relativamente complexa, aplicando-se, em grande parte, ao estudo de mecanismos biológicos invisíveis a olho nu, os quais podem comprometer a prática e a contextualização do ensino, faz com que muitos professores, optem por discussões teóricas dotadas de pouca experimentação.

Ressalta-se, portanto, a necessidade do implemento de atividades experimentais, consideradas por muitos professores, como indispensável para o bom desenvolvimento do ensino, no âmbito da microbiologia. A utilização da experimentação é considerada uma ferramenta essencial para a aprendizagem científica. Entretanto, observa-se que o déficit na interelação entre microbiologia e contextualização ambiental dificulta uma compreensão mais abrangente dos conteúdos e metodologias abordadas, tornando-se, imprescindível, o desenvolvimento de estratégias de ensino-aprendizagem que auxiliem o professor na tarefa de estimular os estudantes para o conhecimento dos microrganismos. Desse modo, a aplicação de formas alternativas para o ensino de microbiologia pode ser utilizada como um instrumento a mais para uma aprendizagem significativa (PRADO, et. al, 2004).

É nesse contexto que se insere a fundamental importância do protocolo de ensino prático de análise microbiológica, proposto pelo presente estudo, através da análise, interpretação e discussão dos principais mecanismos biológicos associados à coluna de Winogradsky, bem como suas eventuais implicações à abordagem da biorremediação, como ferramenta mitigadora da problemática poluição ambiental (GOMES, 2011).

A possibilidade de associação entre coluna de Winogradsky e biorremediação no contexto do ensino da microbiologia permite suprir lacunas essenciais das relações entre teoria microbiológica e contextualização prática, visto que permite ao aluno um pensar crítico, não apenas associado à desmistificação da nocividade e patogenicidade atribuída aos microrganismos, mas também acerca da relevância biotecnológica desses organismos frente aos desafios ambientais contemporâneos. Observa-se, no entanto, que assim como a baixa incidência de abordagens pedagógicas mais abrangentes, destinadas à relação contextualizada entre microbiologia e meio ambiente, também se percebe que a temática biorremediação, quando associada ao contexto ambiental, também é incipiente, sobretudo nos ensinos fundamental e médio, conforme trabalho realizado por Alencar e colaboradores (2014), no qual se constatou uma carência quanto ao tema analisado, nesses níveis de ensino, assim como baixa contextualização com a realidade ambiental vigente, e ainda definições conceituais limitadas e generalistas, comprometendo discussões mais aprofundadas sobre o tema. Sendo assim, destaca-se a necessidade de suprir o déficit de aprendizagem de estudantes e/ou futuros professores, que muitas vezes trazem consigo pouco ou nenhum conhecimento acerca da relevância da biorremediação no contexto ambiental. Uma abordagem prática tradicional muitas vezes deixa de lado o papel benéfico dos microrganismos frente aos agravos ambientais, e muitos estudantes acabam tornando-se profissionais com conhecimentos microbiológicos superficiais, para os quais o papel dos microrganismos passa a ser enxergado somente através do viés da saúde, do clínico, patológico e nocivo.

Destaca-se que a análise da coluna de Winogradsky permite aos alunos um conhecimento amplo sobre as relações microrganismos e ambiente, possibilitando-lhes relacionar a teoria e prática dos processos biológicos evolutivos e adaptativos; a diversidade metabólica dos microrganismos; suas interações biológicas; bem como suas possíveis aplicabilidades à biorremediação de compostos poluidores. Dessa forma, pode-se afirmar que a construção da coluna de Winogradsky consiste em uma importante ferramenta metodológica, possibilitando um estudo mais concreto da microbiologia ambiental.

Conclusão

A inserção das questões ambientais na prática educacional apresenta como principal objetivo contribuir para a formação de cidadãos conscientes, capazes de refletir e analisar as causas e as consequências dos problemas enfrentados pela sociedade. Essa prática precisa problematizar o contexto social no qual nos inserimos, abordando temáticas interdisciplinares que abranjam não somente o eixo saúde, como foco central da microbiologia, por exemplo, mas também destaque sua dimensão ambiental. Na educação não basta apenas cumprir com uma exigência teórica, como simplesmente transmitir conteúdos. É preciso ir além para preencher as lacunas com relação à construção do conhecimento; é preciso promover, além de atividades, a inserção dos alunos à realidade global, demonstrando a importância dessa ação para a educação do meio ambiente. É necessário, pois, a proposição de atividades experimentais e investigativas, através da análise de fenômenos reais ou virtuais, conclusões e inferências que possibilitem ao aluno assimilar os conteúdos microbiológicos de forma mais envolvente e produtiva, tornando-se proativos da construção do conhecimento.

Desse modo, o desenvolvimento de práticas de ensino unilaterais e superficiais, no âmbito do ensino da microbiologia, dificulta o desenvolvimento crítico e reflexivo de estudantes, fazendo-se necessário, a correlação da teoria abordada com metodologias práticas de ensino mais abrangentes, nas quais, a relação microrganismos e meio ambiente sejam contextualizadas à realidade ambiental vigente. Nesse contexto, a elaboração de metodologias alternativas de ensino, destacando a montagem, análise e interpretação da coluna de Winogradsky, torna-se fundamental para o estudo da temática ambiental no ensino da microbiologia.

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