Espacios. Vol. 37 (Nº 33) Año 2016. Pág. 14

Plataforma computacional sobre microbiologia do solo

Computational platform on soil microbiology

Fábio dos Santos CORSINI 1; Ligiane Aparecida FLORENTINO 2; Fernando Ferrari PUTTI 3; Rosamaria Silva Hattge de OLIVEIRA 4; Wanêssa Tavares Campos CORSINI 5

Recibido: 18/07/16 • Aprobado: 02/08/2016


Conteúdo

1. Introdução

2. Material e métodos

3. Resultados e discussão

4. Conclusões

Referências bibliográficas


RESUMO:

Apesar do impacto causado pela degradação ambiental em grupos de microrganismos cruciais para o meio ambiente, muitos cursos da área de Agronomia não abordam os conteúdos relacionados ao tema. O Objetivo deste trabalho foi desenvolver uma plataforma computacional de apoio ao ensino sobre a importância dos microrganismos do solo. Esta plataforma foi proposta em formato de página web e composta de materiais denominados APM (Animation Processing Model). O conteúdo foi avaliado por alunos e docentes dos 2º e 3º anos de um curso Técnico em Agropecuária. As respostas obtidas identificaram alto índice de aceitação de materiais no formato proposto.
Palavras-chaves: APM, educação ambiental, degradação ambiental

ABSTRACT:

The environmental degradation provokes impacts to the groups of microorganisms responsible for important actions to environment, many courses related to Agronomy do not approach the contents connected to the subject of soil microbiology. For this, the aim of this work was to develop a computational platform of support for teaching the importance of the soil microorganisms. This platform was proposed in format the web page and composed for materials denominate APM (Animation Processing Model) in which presents the processes studied in the form of animation. To check the interest for the use of this type of approach, in students as well as teachers, questionnaires were made to the students and teachers of 2nd and 3rd years of the Agricultural Technician course.
Key-words: APM, environmental education, environmental degradation

1. Introdução

O consumo excessivo pela população gera uma enorme quantidade de resíduos sendo, muitos, recalcitrantes.  Com o aumento da população a degradação ambiental torna-se mais evidentes. As intensas ações antrópicas, frequentemente, geram desequilíbrio ambiental impactando diversos processos naturais (COLLIER et al., 2012; GAYLARDE et al., 2005).

O solo, ambiente extremamente completo, é um dos mais afetados pelas ações humanas. Os organismos macro e microscópicos que o habitam são de extrema importância na manutenção do equilíbrio e sustentabilidade dos ecossistemas (MOREIRA et al., 2013).

A educação ambiental se apresenta como ferramenta crucial na mudança de visão do indivíduo. Buscando efetivar o processo educativo, paradigmas precisam ser alterados, pois ensinar é muito mais do que apenas transferir conhecimento, mas proporcionar ferramentas para que o discente seja capaz de construí-lo (PEREIRA; BARROS, 2010; FREIRE, 2011).

A sala de aula é o local adequado para novos aprendizados, mas é vital que as abordagens metodológicas utilizadas sejam modificadas (SANTOS; MORTIMER, 2001; FREIRE, 2011, 2013; SILVA et al., 2013). Para se atingir um resultado eficaz, novas abordagens metodológicas devem ser implementadas e as animações aparecem como ferramentas potencializadoras deste processo (MACHADO; SANTOS, 2004; HALD et al., 2015; KIDMAN, 2015).

A disciplina de Microbiologia do Solo, com ampla necessidade de abordagens em conteúdos transversais, possui material apropriado para um trabalho interdisciplinar de conscientização dos discentes e docentes dos cursos que a consideram em sua matriz curricular (BÔAS; MOREIRA, 2014; STRICK, 2014).

Esta ação interdisciplinar é necessária para alocar um conteúdo como parte de um todo e as ferramentas computacionais surgem como potenciais auxiliadores nesta alocação alterando, através de suas capacidades, o formato do conteúdo conforme desejado (BRASIL, 2000; MORIN, 2007; LÓPEZ et al., 2010; CORREIA et al., 2014; TELES et al., 2015).

O objetivo do presente trabalho foi desenvolver uma plataforma computacional baseada nos principais pontos do conteúdo programático da disciplina de microbiologia do solo e das disciplinas que abordam o tema.

2. Material e métodos

Objetivando o desenvolvimento das atividades propostas por este trabalho seguiu-se um processo apresentado na Figura 1.

Figura 1 . Processo utilizado no desenvolvimento das atividades deste trabalho.

2.1. Abordagem dos cursos

Devido à importância da disciplina de Microbiologia do Solo, buscou-se realizar um levantamento do número dos cursos na área de agronomia que a possuem em sua estrutura curricular. A definição do curso se deve ao fato de o mesmo ser a formação da maioria dos docentes da área técnica atuantes em cursos de técnico em agropecuária.

Para tanto, foi realizado, por meio de acesso à página do E-mec (http://emec.mec.gov.br/ - Site responsável pela disponibilização de informações sobre as Instituições de Ensino Superior (IES) e cursos cadastrados), uma busca de dados sobre os cursos de agronomia em atividade no país até meados de julho de 2015. Para cada curso identificado foi realizado um acesso na página da instituição proponente para verificar a existência da disciplina de Microbiologia do Solo no curso onde se considerou o Projeto Político-pedagógico de Curso (PPC) ou a Matriz Curricular do Curso ou as Informações dispostas na página.

Para dimensionar o conteúdo pesquisado referente aos cursos, foi proposta uma análise quantitativa dos dados objetivando identificar informações relevantes sobre a aplicação da disciplina de Microbiologia do Solo.

2.2. Formato do conteúdo e plataforma computacional de desenvolvimento

Foi realizada uma revisão bibliográfica para analisar as abordagens aplicadas em diversos conteúdos. Baseado nos dados identificados, buscou-se definir, especificamente, em que tipo e formato seriam desenvolvidos os materiais de forma a atender os objetivos propostos neste trabalho. Utilizou-se o conceito de Animation Processing Model (APM) onde expressasse, por meio de animações, o processo estudado (LOWE; BOUCHEIX, 2008).

Como forma de construir os materiais nos moldes definidos, foi necessário a utilização de softwares para diversas ações específicas. Optou-se pelo uso de softwares livres (open source) para o desenvolvimento dos materiais devido a duas características principais: 1) custo zero de utilização e manutenção; 2) possuem qualidade suficiente para atender as demandas deste material.

A plataforma computacional de trabalho foi construida utilizando o sistema operacional Debian 7, os softwares Gimp e o Inskscape para edição e criação de imagens, o software Synfig para desenvolvimento de animações e o software FFMPEG para criação de vídeos. O procedimento para desenvolvimento dos materiais pode ser observado na Figura 2.

Figura 2 . Fluxograma do processo desenvolvimento

Definiu-se pelo desenvolvimento de uma plataforma computacional para apresentação de vídeos específicos que representassem o funcionamento de cada um dos temas selecionados. Esta plataforma foi construída em formato de site utilizando apenas linguagem HyperText Markup Language (HTML) com páginas diferentes para cada assunto.

2.3. Avaliação do material desenvolvido

Apresentou-se o conteúdo para avaliação a dois grupos distintos, a saber, discentes e docentes. Não foi selecionada disciplina específica para observar o nível de transversalidade do conteúdo selecionado.

Os entrevistados foram alunos e professores dos 2º e 3º do curso de Técnico em Agropecuária no Instituto Federal do Sul de Minas Gerais – Câmpus Machado. Tais alunos foram selecionados, pois já haviam tido contato com os conteúdos abordados neste trabalho anteriormente e não eram incipientes no assunto (LOWE; BOUCHEIX, 2008).

No caso dos alunos, o site desenvolvido foi apresentado oralmente para a sala e, posteriormente realizado a avaliação. Para os professores optou-se por apresentar os conteúdos individualmente. Ambos os questionários utilizados estão disponíveis nos apêndices 1 e 2 deste material.

3. Resultados e discussão

3.1. Levantamento dos cursos

Nem todas as páginas dos cursos disponibilizaram o PPC do curso para donwload. Outra questão que dificultou o levantamento é que não existe uma padronização das páginas das instituições no que tange aos conteúdos a serem apresentados.

Algumas páginas de Instituições de Ensino Superior (IES) apresentavam, para download, os PPC's de seus cursos enquanto outras apresentavam apenas informações fixas em páginas estáticas ou dinâmicas. Das IES avaliadas, algumas estavam com sites desatualizados e outras apresentaram problemas no acesso.

Atualmente, existem 264 cursos de Agronomia em funcionamento em todo país sendo cursos em universidades públicas e privadas. Da relação considerada, em 3% das IES os sites estavam fora do ar no momento da consulta, o que impossibilitou a coleta dos dados; 15% do total possuíam, em sua matriz, uma disciplina nomeada como microbiologia do solo, ou variações deste nome; 23% dos cursos não apresentaram nenhuma informação no site da instituição que permitisse avaliar a estrutura curricular do curso; e, 59% das IES não incluem a disciplina específica de Microbiologia do Solo em seu ementário (Figura 3).

Figura 3 . Levantamento da inserção da disciplina Microbiologia do Solo em cursos de agronomia em atividade no Brasil.

Com base na análise das informações constatou-se que apenas 15% dos cursos em atividades trabalham, especificamente, os conteúdos da disciplina Microbiologia do solo. A importância da disciplina já foi apresentada e sua não aplicação impacta na formação dos profissionais do curso avaliado com relação a sua interação com o meio ambiente (BÔAS; MOREIRA, 2014).

3.2. Plataforma computacional desenvolvida

Os conteúdos desenvolvidos abordaram os seguintes temas: a) ciclagem de nutrientes; b) degradação de compostos tóxicos; c) agregação; d) associações micorrízicas; e e) fixação biológica de nitrogênio (FBN). O desenvolvimento deste tipo de material possibilitou a criação de um conteúdo interdisciplinar que enfatizasse a função dos microrganismos em cada um dos temas observados (BRASIL, 2000; BÔAS; MOREIRA, 2014; STRICK, 2014).

Após a avaliação dos conteúdos apresentados foi dado início ao desenvolvimento dos materiais. Realizou-se uma pesquisa na Internet objetivando identificar outros materiais que apresentassem a mesma proposta. Os materiais disponíveis foram organizados, ao final, juntamente com os materiais desenvolvidos neste trabalho em ambiente adequado. As figuras de 4 a 9 representam os materiais desenvolvidos.

Os assuntos tratados nos materiais desenvolvidos foram:

  1. Funcionamento autossustentável na Figura 4 (GAYLARDE et al., 2005; MOREIRA; SIQUEIRA, 2006);
  2. Biorremediação na Figura 5 (ANDRADE et al., 2010; GAYLARDE et al., 2005);
  3. Fungos micorrízicos na Figura 6 (MOREIRA et al., 2013);
  4. Desagregação de partículas no solo nas Figura 7 e Figura 8 (INPE CPTEC, 2015);
  5. Fixação biológica de nitrogênio no solo apresentado na Figura 9 (FREITAS et al., 2013).

 

Figura 4 . Esquema da ciclagem de nutrientes dos microrganismos adaptado de Siqueira (1996). (a) início do processo onde os materiais orgânicos, aqui representados por folhas, são depositados no solo e (b) apresenta o momento onde, após a decomposição do material orgânico, é disponibilizado os nutrientes retirados da matéria orgânica decomposta.

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petroleo

Figura 5 . Através da ação dos microrganismos disponíveis, a estrutura complexa
do petróleo é reduzida em CO2 e H2O (ANDRADE et al., 2010).

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Figura 6 . Figura representando os estágios de uma associação micorrízica. (a) Nesta fase inicia-se uma interação entre as raízes da planta e os fungos disponíveis no meio e (b) apresenta um estágio mais avançado onde a associação com os fungos permite a planta uma maior área de obtenção de nutrientes. Fonte: UFLA, 2015

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Figura 7 . Efeito da água em solo sem cobertura vegetal onde (a) representa o momento no qual ocorre a precipitação e a água impacta o solo devido ao mesmo não estar estruturado e (b) apresenta um estágio após o impacto e, neste processo, é possível identificar uma redução no nível do solo devido a desagregação.

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Figura 8 . Impacto da precipitação de água no solo. Em (a), com cobertura vegetal, o impacto é amenizado,
já em (b), sem cobertura vegetal, o solo recebe diretamente o impacto da gota causando a desagregação.

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Figura 9 . Representa a fixação biológica de nitrogênio onde, (a) através da ação dos microrganismos presentes no solo, a planta é capaz de absorver o nitrogênio disponível no ar e (b) modifica-lo para uma foram em que a planta seja capaz de absorvê-lo.

As imagens apresentadas referem-se a animações sobre cada tema e foram disponibilizadas em conjunto com textos explicativos referentes a cada conteúdo. Utilizaram-se imagens dos conteúdos em formato estático que foram moldadas para o formato de animação. Para auxiliar na fixação de conteúdos pode-se usar tanto imagens quanto animações, mas, esta última, apresenta resultado superior em situações onde é necessário agregar conhecimento sobre processos mais complexos aumentando, desta forma, a eficiência do processo ensino-aprendizagem (HALD et al., 2015).

O uso de animações como complemento de conteúdo é válido para auxiliar na fixação pelo aluno, mas o uso desta abordagem metodológica, para um efetivo resultado, precisa ser sucinto e contextualizado, além de permitir que o aluno dite o ritmo da execução (LOWE, 2004; MACHADO; SANTOS, 2004; LOWE; BOUCHEIX, 2008; PLOETZNER; SCHLAG, 2013; PLOETZNER; LOWE, 2014; HALD et al., 2015; KIDMAN, 2015).

Após o desenvolvimento os materiais foram disponibilizados em plataforma organizada em formato de pagina web (Figura 10).

Figura 10 . Página inicial da plataforma utilizada para
disponibilizar o conteúdo produzido neste trabalho.

3.3. Avaliação do material desenvolvido

O material desenvolvido foi apresentado para alunos dos 2º e 3º anos do curso de Técnico em Agricultura do IFSULDEMINAS – Câmpus Machado, os quais já haviam tido contato com os conteúdos apresentados. Se os alunos forem incipientes com relação ao conteúdo, eles podem ser levados a retirar conclusões equivocadas com relação ao material apresentado (LOWE; BOUCHEIX, 2008). O trabalho foi avaliado por 71 discentes que responderam 4 questões referente ao trabalho apresentado, sendo, 80% do 2º ano e 20% do 3º ano.

Com relação ao material ter sido apresentado em outra disciplina, 55% responderam que já haviam tido contato com este tipo de conteúdo em sala de aula e os outros 45% disseram que não tinham conhecimento sobre o assunto. Esta situação pode significar que o conteúdo não foi aplicado adequadamente e, desta forma, alguns já não se recordam mais.

Dentro da mesma questão, aos alunos que haviam respondido sim, foi solicitado a eles informar em quais disciplinas foi trabalhado os conteúdos. Nas respostas obtidas nesta questão é possível notar que a disciplina de solos, com 77% das indicações, foi a que mais aplicou os conteúdos estudados (Figura 11).

Figura 11 . Relação das disciplinas onde os alunos entrevistados
observaram os conteúdos apresentados neste trabalho.

Na figura acima é possível visualizar a característica interdisciplinar dos conteúdos da disciplina de Microbiologia do solo (BÔAS; MOREIRA, 2014). A segunda questão solicitou uma avaliação em escala do grau de enriquecimento dos materiais animados desenvolvidos com relação ao conteúdo apresentado oralmente, sendo, 1 para “complementou pouco” e 5 para “complementou muito bem”. A Figura 12 apresenta os resultados, observa-se que os alunos consideraram o material válido para complementar os assuntos apresentados com 79% avaliando com notas 4 e 5 esta questão.

Figura 12. Respostas a segunda questão referente ao grau
de enriquecimento que o material desenvolvido proporciona.

A terceira questão solicitou que o aluno avaliasse se o formato que foi apresentando auxiliaria na aprendizagem do conteúdo. A escala variou de 1 para “pouco auxílio” a 5 “auxiliaria muito”. A Figura 13 apresenta os resultados e, destes, 90% responderam esta questão com notas 4 e 5.

Figura 13. Respostas à terceira questão quanto à avaliação do grau
de auxílio na aprendizagem do conteúdo no formato apresentado.

Por último foi questionado o interesse dos discentes em que se houvessem o desenvolvimento de novos materiais nestes moldes. Nesta questão 97% consideraram válido o desenvolvimento de novos conteúdos neste formato. A modificação da metodologia de ensino através do uso de animações como material de apoio, pode potencializar a execução deste processo (HALD et al., 2015; KIDMAN, 2015; MACHADO; SANTOS, 2004;).

Uma segunda avaliação foi realizada por 8 (oito) docentes atuantes da área agrícola da Instituição. A primeira questão avaliou em qual disciplina o docente atua. Cada docente respondeu de forma diferente e as respostas foram: Solos, Cafeicultura, Irrigação, Zootecnia, Solos e Fitotecnia, Bioquímica e Defensivos, Manejo em Cafeicultura e Meio Ambiente.

A segunda questão avaliou se os conteúdos abordados neste trabalho eram trabalhados na disciplina em que o docente atuava. Nesta questão 62,5% responderam que sim, trabalham este conteúdo em sua disciplina e 37,5% responderam que trabalham parcialmente este conteúdo em sua disciplina. Este cenário corroborou para o quesito interdisciplinaridade dos conteúdos tratados (MORIN, 2007; BÔAS; MOREIRA, 2014; AUGUSTO et al., 2004).

A terceira questão avaliou a opinião dos docentes sobre a relevância do trabalho. A questão avaliou em nível de 1 a 5 sendo 1 para pouco relevante e 5 para muito relevante. Dos professores participantes, 87,5% avaliaram com nota 5 e 12,5% avaliaram o nível de relevância do trabalho com nota 4. As outras opções não obtiveram nenhuma marcação. Muitos temas são complexos e este tipo de trabalho permite a visualização, em sala de aula, dos processos reais (HALD et al., 2015).

A quarta questão avaliou se os docentes consideraram que o trabalho desenvolvido apoia a interdisciplinaridade em sala de aula. A questão avaliou em nível de 1 a 5 sendo 1 para pouco apoio e 5 para apoia muito. As respostas foram 88% avaliando com nota 5 e 12% avaliando com nota 4 o quesito.  Os assuntos tratados são transversais e, trabalhados desta forma, permite a articulação entre disciplinas diferentes (AUGUSTO et al.,2004).

A última questão do questionário proposto avaliou a possibilidade para novos trabalhos nesta área. Todos os docentes apresentaram interesse neste tipo de trabalho e sugeriam, em local especificado do questionário, propostas de temas.  As respostas obtidas foram: diferentes sintomas de deficiência dos nutrientes nas plantas; fotossíntese; absorção de nutrientes (raiz); potencial hídrico em plantas (absorção de água); duplicação de células (Replicação de DNA e RNA); ciclo de vida de pragas e doenças; pós-colheita de frutos e hortaliças; industrialização de produtos e bebidas; irrigação; absorção de nutrientes pelos animais; células de defesa englobando microrganismos (complexo antígeno – anticorpo); anatomia dos animais domésticos; lixiviação; mobilidade de nutrientes no solo; reação do calcário e gesso no solo; respiração; ciclo completo do N; fenologia da Cafeicultura; ataque de pragas e doenças no cafeeiro; reações químicas; transformações da energia.

4. Conclusões

O número de cursos de agronomia em atividades no Brasil é elevado, mas a preocupação com o conteúdo de Microbiologia do Solo destaca-se em apenas 15% destes. Modificar o paradigma aplicado no processo ensino-aprendizagem em sala de aula é complexo, mas o mercado disponibiliza Softwares Livres que podem auxiliar nesta ação através do desenvolvimento de conteúdos nos moldes APM.

Pode-se observar que este tipo de conteúdo foi considerado válido e com um nível de aceitação elevado sendo que, dos discentes que avaliaram o trabalho, 97% gostariam que outros conteúdos de outras disciplinas fossem desenvolvidos nestes moldes. Neste mesmo foco, 87,5% dos professores que avaliaram o trabalho o consideram relevante e de apoio interdisciplinar.

Vale ressaltar que a animação deve ser apresentada sempre como complemento a outros materiais e para discentes que já possuem conhecimento introdutório sobre o assunto a ser trabalhado.

5. Referências bibliográficas

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1. Universidade José do Rosário Vellano – UNIFENAS – BRASIL. fscorsini@gmail.com
2. Universidade José do Rosário Vellano – UNIFENAS – BRASIL. ligiane.florentino@unifenas.br
3. Universidade Estadual Paulistas  – UNES– BRASIL. fernandoputti@tupa.unesp.br

4. Universidade José do Rosário Vellano – UNIFENAS – BRASIL.

5. Universidade José do Rosário Vellano – UNIFENAS – BRASIL. wanessatc@hotmail.com


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