Metodologia de resolução de problemas aliada à temática agrotóxicos : avaliação de uma proposta de educação CTS para disciplinas da área de química analítica instrumental com ênfase em técnicas cromatográficas

Abstract

Neste trabalho de natureza qualitativa e interpretativa analisou-se as potencialidades do uso da metodologia de Resolução de Problemas (RP) na disciplina de Química Analítica Quantitativa e Instrumental-A, mais especificamente para o ensino e aprendizagem de conceitos sobre técnicas de extração e pré-concentração de amostras e de técnicas cromatográficas de análise, aliadas à temática agrotóxicos e ao princípio norteador da interface Ciência, Tecnologia e Sociedade (CTS). A aplicação ocorreu ao longo de três semestres (2020-1, 2020-2 e 2021-1) no período de Ensino Remoto Emergencial, devido a pandemia do COVID-19 causada pelo SARS-CoV-2, com a participação de 46 estudantes dos cursos de Engenharia Ambiental e Biotecnologia. Os dados foram levantados por meio do questionário, para a verificação da percepção dos estudantes frente a metodologia de RP. Também foram considerados os registros do diário de campo das pesquisadoras e as produções dos estudantes com as resoluções dos problemas (relatórios e vídeos), para identificar o nível cognitivo mobilizado no processo de investigação. Para tal, três problemas foram elaborados sobre o uso de agrotóxicos na agricultura e as suas consequências, desde contaminação no meio ambiente, alimentos e intoxicações que são fatores de risco. O agrotóxico selecionado para os três problemas foi a Atrazina, pelo seu amplo uso e, também, por ser um dos agrotóxicos regulados na legislação vigente. Nesse viés, os problemas questionaram os estudantes como sendo técnicos de uma equipe de laboratório no intuito de resolverem a seguinte situação: Para o problema I, como eles fariam a análise da Atrazina em uma amostra de água superficial indicando a técnica de extração/pré-concentração e técnica cromatográfica de análise que deveria permitir identificar e quantificar tal analito. Para os problemas II e III, os alunos teriam os mesmos questionamentos, mudando apenas a matriz de estudo, que seria o solo no problema II e o milho no problema III, respectivamente. Os problemas solicitaram ainda a pesquisa e reflexão sobre os termos “agrotóxicos”, “defensivos agrícolas” e “venenos” e alternativas ao modelo de monocultura adotado no Brasil, enfatizando vantagens e desvantagens desse modelo alternativo desde o ponto de vista ambiental, econômico e sociocultural. Os resultados foram organizados em três eixos temáticos e apontam que a RP evidenciou o favorecimento do processo de ensino e aprendizagem de conceitos sobre técnicas de extração e pré-concentração de amostras, técnicas cromatográficas de análise, aliadas à temática agrotóxicos e ao princípio norteador CTS. Também, os enunciados dos problemas utilizados contemplaram as características de um problema eficaz para o contexto do ensino superior de Química Analítica, assim, sendo considerados como de nível elevado (P3), pois os estudantes utilizaram os dados obtidos ou solicitados nos enunciados para proporem hipóteses, realizaram inferências, avaliaram condições e generalizaram soluções. O desenvolvimento de habilidades cognitivas de ordem mais alta foi evidenciado nesta pesquisa, visto que as resoluções apresentadas pelos estudantes demandaram a mobilização de níveis cognitivos intermediários (N3) e mais elevados (N4 e N5), como se verificou com a capacidade de reflexão crítica envolvendo a elaboração de hipóteses, inferências e avaliação das condições gerais para alcançar uma tomada de decisão sobre a escolha das técnicas de extração e pré-concentração de amostras, tal como de técnicas cromatográficas de análise. Além disso, a atividade de RP pôde contribuir para o desenvolvimento de habilidades individuais de pesquisa e apropriação conceitual, assim como de coletivas ao favorecer o trabalho em grupo e a tomada de consciência sobre os riscos e alternativas aos agrotóxicos, mais especificamente da Atrazina no contexto do plantio do milho.

In this qualitative and interpretive work, the potentialities of using the Problem-Solving Methodology (PSM) in the discipline of Quantitative and Instrumental Analytical Chemistry were analyzed, specifically for the teaching and learning of concepts related to sample extraction and pre-concentration techniques, as well as chromatographic analysis techniques, combined with the theme of pesticides and the guiding principle of the Science, Technology, and Society (STS) interface. The application took place over three semesters (2020-1, 2020-2, and 2021-1) during the period of Emergency Remote Teaching, due to the COVID-19 pandemic caused by SARS-CoV-2, with the participation of 46 students from the Environmental Engineering and Biotechnology courses. Data were collected through a questionnaire to assess students' perception of the PSM methodology. The researchers' field diary records and the students' problem-solving outputs (reports and videos) were also considered to identify the cognitive level mobilized in the investigative process. To that end, three problems were developed regarding the use of pesticides in agriculture and their consequences, including environmental contamination, food contamination, and associated health risks. The pesticide selected for the three problems was Atrazine, due to its widespread use and also because it is one of the regulated pesticides in the current legislation. In this context, the problems posed the following questioned to the students, assuming they were technicians in a laboratory team, aiming to solve the following situation: For Problem I, how would they analyze Atrazine in a surface water sample, indicating the extraction/pre-concentration technique and chromatographic analysis technique that should allow for the identification and quantification of the analyte. For Problems II and III, the students would have the same questions, with only the matrix of study changing, which would be soil for Problem II and corn for Problem III, respectively. The problems also requested research and reflection on the terms "pesticides," "agricultural pesticides," and "poisons," as well as alternatives to the monoculture model adopted in Brazil, emphasizing the advantages and disadvantages of this alternative model from environmental, economic, and socio-cultural perspectives. The results were organized into three thematic axes and indicate that the Problem-Based Learning (PBL) approach favored the teaching and learning process of concepts related to extraction and pre-concentration techniques of samples, chromatographic analysis techniques, as well as the topic of pesticides and the guiding principle of Science, Technology, and Society (STS). Additionally, the problem statements used encompassed the characteristics of an effective problem for the context of higher education in Analytical Chemistry, thus being considered of high level (P3), as the students used the data obtained or requested in the statements to propose hypotheses, make inferences, evaluate conditions, and generalize solutions. The development of higher-order cognitive skills was evidenced in this research, as the resolutions presented by the students required the mobilization of intermediate (N3) and higher (N4 and N5) cognitive levels, as observed in their critical reflection abilities involving hypothesis formulation, inference, and evaluation of general conditions to make decisions regarding the choice of sample extraction and pre-concentration techniques, as well as chromatographic analysis techniques. Furthermore, the PR activity can contribute to the development of individual research skills and conceptual appropriation, as well as collective skills by promoting group work and raising awareness about the risks and alternatives to pesticides, specifically Atrazine in the context of corn cultivation.