A porosidade dos solos 1.º CEB | Estudo do Meio
Bento Cavadas | Escola Superior de Educação de Santarém bento.cavadas@ese.ipsantarem.pt Nelson Mestrinho | Escola Superior de Educação de Santarém nelson.mestrinho@ese.ipsantarem.pt Alcina Figueiroa | Escola Superior de Educação Jean Piaget de V. N. Gaia alcina.figueiroa@gaia.ipiaget.pt
Estudo do Meio, 1.º CEB | Bento Cavadas, Nelson Mestrinho e Alcina Figueiroa
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Índice 1
Introdução......................................................................................................................................... 3
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Enquadramento da atividade............................................................................................................. 3
2.1 Enquadramento curricular................................................................................................................. 3 2.2 Enquadramento científico.................................................................................................................. 4 2.3 Enquadramento didático.................................................................................................................... 5 3
Sugestões para a exploração da atividade........................................................................................ 7
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Proposta de soluções........................................................................................................................ 8
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Referências bibliográficas................................................................................................................. 8
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Ficha técnica..................................................................................................................................... 9
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Introdução
Esta atividade, denominada “Porosidade dos solos”, visa que os alunos do 1.º CEB compreendam o significado e realizem uma investigação sobre uma das características dos solos. Foi concebida tendo em conta as orientações explícitas na Organização Curricular e Programas (ME-DEB, 2004), para a área curricular disciplinar de Estudo do Meio do 1.º Ciclo do Ensino Básico (1.º CEB), numa lógica interdisciplinar com a Matemática. Para além deste guião para o professor, disponibiliza-se também um guião da investigação para os alunos designado: CreativeLab_Sci&Math: Porosidade dos solos _ Aluno O guião, de caráter semiaberto, inclui algumas indicações para os alunos do 1.º CEB realizarem o seu percurso investigativo. Apresentam-se, para o professor, sugestões para a exploração das tarefas propostas nesta atividade. Os documentos são disponibilizados em formato Word ®, para que os possa alterar e/ou adaptar à realidade das suas turmas.
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Enquadramento da atividade
2.1 Enquadramento curricular A atividade proposta pode ser explorada no seguinte enquadramento curricular da área curricular disciplinar de Estudo do Meio do 1.º CEB (ME-DEB, 2004, p. 117). Conteúdos
Objetivos de aprendizagem
3.º ano Bloco 3
Aspetos físicos do meio local
Recolher amostras de diferentes tipos de solo:
Identificar algumas das suas características (cor, textura, cheiro, permeabilidade);
Embora a porosidade não seja indicada, diretamente, como uma característica dos solos a abordar, neste ano de escolaridade, os autores desta proposta consideram que está ao mesmo nível da exploração da “permeabilidade” dos solos, podendo, caso o professor assim o entenda, complementar a abordagem a esta característica. A atividade visa, ainda, desenvolver nos alunos diversas atitudes investigativas tais como: Planificar e implementar uma investigação para recolher evidências empíricas de modo a determinar a porosidade de três tipos de solos: Elaborar conclusões baseadas nas evidências recolhidas e analisá-las criticamente; Comunicar e justificar os resultados. Este leque alargado de procedimentos, associados à realização de uma investigação, pode ajudar a desenvolver nos alunos as seguintes áreas de competências, definidas para os alunos à saída da escolaridade obrigatória (ME-DGE, 2017): Pensamento crítico e pensamento criativo.
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Saber científico, técnico e tecnológico. Relacionamento interpessoal. Desenvolvimento e autonomia pessoal. Raciocínio e resolução de problemas.
2.2 Enquadramento científico Segundo Cortez & Abreu (2008), o solo é uma camada delgada de material não consolidado que cobre a superfície da crosta terrestre. O solo é o substrato para a vida dos ecossistemas, constituindo um sistema vivo e dinâmico que intervém como regulador dos ciclos biogeoquímicos e hidrológico, funcionando como filtro depurador e reservatório de armazenamento de água, desempenhando ainda funções de suporte físico e químico da vida, bem como um importante papel de tampão face a diversas formas de contaminação ambiental. Assim, deve ser encarado como um recurso natural vital, embora seja escasso e perecível. Durante o processo de formação do solo ocorrem, por um lado, alterações físico-químicas e bioquímicas dos materiais geológicos originais e, por outro, processos físicos de transporte e translocação de constituintes solúveis ou em suspensão, até maior ou menor profundidade, que levam à diferenciação de camadas distintas, às quais se dá, geralmente, o nome de horizontes. O conjunto dos horizontes constitui o perfil do solo (Cortez & Abreu, 2008). O solo é constituído, em diversas proporções, por matéria mineral e matéria orgânica que interatuam entre si formando conjuntos de partículas designadas por agregados, entre os quais existem espaços vazios (poros) que são preenchidos por água e ar. Em consequência, as diferentes características dos solos são definidas pelas suas propriedades físicas: cor, textura, estrutura, consistência e porosidade, e pelas químicas, principalmente, pela composição e grau de acidez/alcalinidade (Cortez & Abreu , 2008). Nos solos, embora não exista uma nítida separação entre poros pequenos e grandes, inúmeras classificações do diâmetro de poros são citadas na literatura, sendo que uma forma mais simplificada separa os poros em duas classes: micro e macroporos. Os microporos, também denominados poros capilares, representam os poros responsáveis pela retenção da água no solo, enquanto os macroporos representam os poros responsáveis pela drenagem e arejamento do solo (Brady, 1979, cit in Ribeiro, Menezes, Mesquita & Sampaio, 2008). A porosidade dos solos está diretamente relacionada com a textura e a estrutura dos solos e determina a capacidade de drenagem interna e de retenção de água de um perfil. Os solos arenosos, que possuem essencialmente macroporos, apresentam menor capacidade de retenção da água, enquanto os solos argilosos, com maior microporosidade, apresentam maior capacidade de absorção de grandes quantidades de água. Quanto maior a macroporosidade, maior será a permeabilidade de um solo, pois quanto maiores forem os poros mais facilmente a água pode atravessar o solo. A porosidade é importante na utilização agrícola do solo, já que define o volume de água que pode ser retido num determinado volume de solo e a velocidade com que a mesma se infiltra. Na atividade proposta neste documento, entende-se por índice de porosidade dos solos (Ƞ a medida da proporção de solo não ocupado por partículas sólidas.
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2.3 Enquadramento didático A capacidade de os professores orientarem os alunos na aprendizagem das explicações científicas é considerada por alguns especialistas como uma das maiores artes do processo de ensino e como parte essencial do perfil do professor de ciências (Figueiroa, 2017). Nesse sentido, os professores devem dar destaque ao processo de construção de ciência - aprender Ciências, aprender a fazer Ciências e aprender sobre as Ciências (Hodson, 1996) -, em vez da mera apresentação do conteúdo da ciência (aprender Ciências), porque é considerado que os alunos conseguem construir conhecimentos científicos com maior autonomia quando percebem esse processo, em detrimento da simples memorização de conceitos científicos (Dias, 2004). Por essa razão, uma forma de facultar formação científica aos alunos, desde os primeiros anos de escolaridade, é através da dinamização, pelo professor, de pequenas investigações. Devido à multiplicidade de atitudes investigativas que contemplam, estas atividades permitem aos alunos diferentes graus de envolvimento, desde a observação e manipulação de materiais, passando pela seleção, comparação e organização de dados, até à argumentação e conclusão (Figueiroa, 2017). Esta perspetiva é reforçada por Afonso (2008) quando refere que “as experiências de aprendizagem deverão permitir aos alunos compreender a natureza da ciência em si, do inquérito científico e do seu papel central na ciência e saber como usar as capacidades e processos de inquérito científico” (p. 28). Com efeito, o inquiry (atividades investigativas) está na base da aprendizagem, na medida em que a aprendizagem parte da identificação de uma área desconhecida e visa a procura do conhecimento, novas ideias ou hipóteses (Hutchings, 2007). É um processo de aprendizagem centrado no estudante, promotor do pensamento crítico, reflexão e autoavaliação, trabalho em grupo, autonomia e da literacia científica (Hutchings, 2007), que concebe a aprendizagem através do questionamento. Quanto ao potencial didático das atividades investigativas para o desenvolvimento dos alunos, Vasconcelos e Almeida (2012) consideram que consistem numa “metodologia vantajosa e impulsionadora do desenvolvimento nos alunos de um raciocínio científico e de pensamento crítico através do recurso a investigações simples que os auxiliarão a saber, a planear e a compreender a natureza da ciência” (p. 123). Todavia, para que se rentabilizem ao máximo as potencialidades advindas das atividades investigativas, não bastará a focalização, apenas, na manipulação de materiais e equipamentos, dado que aquelas mostram “o que acontece”, mas não mostram “por que acontece” (Wellington, 2000). Assim sendo, tornase necessário orientar as atividades no sentido de os alunos trabalharem, ativamente, não apenas “com as mãos” (hands on), mas também “com as ideias” (minds on) (Millar, 2010), pois, a articulação destas duas vertentes (concetual e procedimental) é que possibilita o desenvolvimento de capacidades de raciocínio e de resolução de problemas, imprescindíveis na formação científica dos alunos. Assim, considerando que a construção do conhecimento dos alunos não surge automática nem mecanicamente; antes pelo contrário, o aluno deverá iniciar com um problema, planear um plano de trabalho, executá-lo, observar, registar, interpretar resultados e concluir, as pequenas investigações a facultar aos alunos devem incluir os seguintes momentos:
Apresentação de uma questão (questão-problema) ou situação problemática, para a qual se procura uma resposta: o que se pretende saber acerca de determinado tema.
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Solicitação, aos alunos, que explicitem as ideias que já possuem sobre o assunto
(previsões/hipóteses/ideias prévias) e que poderão (ou não) confirmar-se, na experimentação. Planificação da atividade: delinear o procedimento (o que vamos fazer); selecionar os materiais necessários (o que vamos precisar); identificar as variáveis – variável dependente (o que vamos medir); variável independente em estudo (o que vamos mudar) e a(s) variável(eis)
independente(s) a controlar (o que vamos manter). Realização da atividade: oportunidade de observar o fenómeno e registar os resultados obtidos. Confrontar os resultados obtidos com as previsões, podendo construir uma nova explicação, no
caso de os resultados obtidos contrariarem as previsões iniciais. Elaboração de uma conclusão acerca do conteúdo em causa (resposta à questão-problema).
Por outro lado, a faceta didática e vantajosa do inquiry pode otimizar-se, caso também se tenha em conta “(…) a realização de aprendizagens significativas e a formação integral dos alunos, através da articulação e da contextualização dos saberes” (ME-DEB, 2004, p. 17). De facto, a articulação entre as áreas curriculares disciplinares constitui um fator importante na aprendizagem e na construção de conhecimentos, bem como a compreenderem a sua aplicabilidade no dia-a-dia (Gehlen et al, 2008). No caso desta proposta de investigação, tendo em conta uma “dinâmica de circularidade de saberes” (Monteiro & Rodrigues, 2011, p. 45), evidencia-se a articulação entre duas áreas curriculares disciplinares, no 1º CEB: Estudo do Meio e Matemática: Matemática Domínio de conteúdo
Conteúdo
Operacionalização
Medida
Estes conteúdos serão explorados através da medição direta da capacidade usando provetas e gobelés graduados em ml.
Capacidade (MEC, 2013, p. 12) 3.º ano Geometria e medida
Unidades de capacidade sistema métrico; conversões;
do
Medições de capacidade unidades do sistema métrico;
em
Estas medições serão expressas na forma de dizima finita, correspondendo às unidades do sistema métrico para a grandeza capacidade. O professor pode ainda explorar as conversões de unidades de capacidade.
Problemas de até três passos envolvendo medidas de diferentes grandezas.
Os alunos terão de resolver problemas que implicam a medição inicial e final de capacidades numa proveta.
Representação decimal de números racionais não negativos (MEC, 2013, p. 11)
Para concretizar esta resolução, terão de operar adições e subtrações com números racionais representados por dizimas finitas, fazer comparações e tomar decisões a partir dos valores obtidos, associando a maior porosidade do solo à maior capacidade de absorção de água.
Problemas
Frações decimas; representação na forma de dízimas finitas;
Algoritmos para a adição e subtração de números racionais representados por dízimas finitas;
3.º ano Números e operações
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Decomposição decimal de um número racional representado na forma de uma dízima finita.
A atividade proporciona ainda oportunidades para os alunos procederem a registos estruturados das observações e dos resultados obtidos (marcações no material de laboratório, tabela).
Sugestões para a exploração da atividade
- Duração: 90 minutos.
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- N.º de alunos por grupo: 4 - Materiais por grupo:
3 provetas graduadas de 100ml;
Amostra de solo arenoso (50 ml);
Amostra de solo argiloso (50 ml); Observação. No que diz respeito à amostra do solo argiloso, é necessário que o professor tenha em atenção que não deverá possuir muita argila expansível porque, nesse caso, a água levará mais tempo a ser absorvida e a atividade tornar-se-á mais demorada.
Amostra de solo orgânico (50 ml);
Água;
4 gobelés;
Observações:
Os solos devem estar secos. As amostras usadas podem ser substituídas por outros tipos de solos.
O tempo adequado que se deve aguardar para toda a água ser devidamente absorvida pelos solos pode variar e ser diferente dos 20 minutos propostos.
A questão 4.2. relaciona-se com o controlo das variáveis independente, de controlo, e dependente.
Na figura seguinte apresenta-se um resultado final possível da atividade:
Figura 1. Resultado final da atividade sobre a porosidade dos solos (Proveta da esquerda: solo arenoso; proveta do meio: solo argiloso; proveta da direita: solo orgânico). No início do procedimento foi colocado o mesmo volume de solo (50 ml) e de água (50 ml) em cada uma das provetas. A leitura do volume final da mistura na proveta permite aos alunos identificar a porosidade
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de cada um dos tipos de solo porque o solo mais poroso é o que absorveu mais água, logo o volume final na proveta é o mais baixo. Através do cálculo da diferença entre o volume inicial (100ml) e o volume final é possível determinar o volume de água absorvido por cada amostra de solo. Na atividade proposta neste documento, entende-se por índice de porosidade dos solos (Ƞ a medida da proporção de solo não ocupado por partículas sólidas. Contudo, tendo em conta a faixa etária dos alunos, a porosidade de um solo será definida como o volume de espaços vazios no interior do solo.
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Proposta de soluções
4.1.
Colocar 50 ml de solo em cada proveta;
Adicionar 50 ml de água a cada proveta;
Aguardar 20 minutos;
Medir o volume final da água na proveta.
Calcular a diferença entre o volume inicial e o volume final da mistura de solo com a água.
4.2. Nesta experiência, o que se mudou em cada proveta foi a amostra de solo (Variável independente). No início da experiência, em cada proveta colocou-se o mesmo volume de solo e de água. Aguardou-se o mesmo tempo em cada amostra (Variáveis de controlo). No final da experiência, foi medido em cada proveta o volume da mistura de cada tipo de solo com a água (Variável dependente). 7.2. Através desta experiência podemos concluir que o solo com maior porosidade é o solo orgânico seguido do solo argiloso e, por último, o solo arenoso. (Observação: A ordenação da porosidade dos solos pode variar consoante os resultados da atividade.) A porosidade de um solo corresponde ao volume de espaços vazios no seu interior. Quanto maior for esse volume, maior será a porosidade do solo.
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Referências bibliográficas
Afonso, M. M. (2008). A educação científica no 1.º ciclo do Ensino Básico. Das teorias às práticas. Porto: Cortez, N., & Abreu, M. (2008). Solo - Recurso natural a preservar. In A. Mateus (Coord.), Solo: a pele da Terra. Lisboa: Departamento de Geologia da FCUL. Retirado de https://ciencias.ulisboa.pt/sites/default/files/fcul/dep/dgeo/doc/09_solo.pdf Dias, P. J. de C. G. C. (2004). Elementos sobre eficácia pedagógica do professor. O caso particular das ciências. Balti: Novas Edições Académicas.
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Figueiroa, A. (2017). Trabalho experimental em contexto de Prática de Ensino Supervisionada. Da conceção à implementação de atividades experimentais por futuros professores de ciências. Balti: Novas Edições Académicas. Gehlen, S.; Auth, M., & Auler, D. (2008). Contribuições de Freire e Vygotsky no contexto de propostas curriculares para a Educação em Ciências. Revista Electronica de Enseñanza de las Ciências, 1, 63-85. Hodson, D. (1996). New thinking on the role of practical work in science teaching. Geoscience Education and Training, 19, 215-232. Hutchings, W. (2007). Enquiry-Based Learning: Definitions and rationale. Manchester: The University of Manchester. ME-DEB (2004). Ministério da Educação/Departamento de Educação Básica. Organização curricular e programas – 1.º Ciclo (4.ª ed.). Mem Martins: Editorial do Ministério da Educação. ME-DGE (2017). Ministério da Educação/Direção-Geral da Educação. Perfil dos alunos à saída da escolaridade obrigatória. Lisboa: Ministério da Educação/Direção-Geral da Educação. Retirado de http://www.dge.mec.pt/sites/default/files/Curriculo/Projeto_Autonomia_e_Flexibilidade/perfil_do s_alunos.pdf Millar, R. (2010). Analysing practical science activities to assess and improve their effectiveness. Hatfield: The Association of Science Education. University of York. Monteiro, A. & Rodrigues, J. (2011). Prácticas sociales y organización curricular: cuestiones y desafios. Revista Educación y Pedagogia, 23(59), 37 – 46. Ribeiro, K. D., Menezes, S. M., Mesquita, M. da G. B. F., & Sampaio, F. de M. T. (2007). Propriedades físicas do solo, influenciadas pela distribuição de poros, de seis classes de solos da região de Lavras-MG. Ciências Agrotécnicas, Lavras, 31(4), 1167-1175. Retrieved from http://www.scielo.br/pdf/cagro/v31n4/33.pdf Vasconcelos, C., & Almeida, A. (2012). Aprendizagem baseada na resolução de problemas no ensino das ciências. Propostas de trabalho para Ciências Naturais, Biologia e Geologia. Porto: Porto Editora. Wellington, J. (2000). Practical work in science education. In Wellington, J. (Ed.), Teaching and learning secondary science (pp. 145-155). Londres: Routledge.
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Ficha técnica
Título
CreativeLab_Sci&Math: Porosidade dos solos_ Estudo do Meio_1.º CEB
Autores
Bento Cavadas | Nelson Mestrinho | Alcina Figueiroa
Imagens
Bento Cavadas, Nelson Mestrinho
Publicação:
Aceite para publicação em 02 maio 2018
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