Educação para o desenvolvimento sustentável no ensino básico : contributos da integração das tecnologias da informação e comunicação e do envolvimento familiar nos primeiros anos de escolaridade

A necessidade de se educar para o desenvolvimento sustentável é um ponto assente nas atuais políticas educativas internacionais. Considera-se fulcral desenvolver nos alunos as competências necessárias para analisar criticamente e tomar de decisão frente às atuais problemáticas relacionadas com as dimensões ambiental, social e económica, sob uma perspetiva sistémica. No entanto, a literatura de referência aponta a escassez de recursos intencionalmente concebidos para apoiar práticas didático-pedagógicas dos professores mais coerentes com estas diretrizes. Assim, o presente estudo tem por finalidade desenvolver estratégias, conceber e explorar recursos didáticos multimédia para promover a Educação para o Desenvolvimento Sustentável (EDS), no contexto da Educação em Ciência com orientação Ciência-Tecnologia-Sociedade (CTS), através da integração das Tecnologias da Informação e Comunicação (TIC) e do envolvimento familiar (EF) nos primeiros anos de escolaridade, assim como compreender os impactes dos mesmos na alteração das práticas dos professores tornando-as mais coerentes com as orientações EDS/CTS. Face a esta finalidade, adotámos uma metodologia de natureza qualitativa, nomeadamente o Estudo de Caso na vertente multicasos, ao longo da investigação. O estudo envolveu o 1º Ciclo do Ensino Básico de um Agrupamento de Escolas de Aveiro (Portugal), nomeadamente professores, alunos e respetivos familiares. Por entender serem os professores um elemento-chave de mudança do processo educativo, o estudo envolveu a conceção e implementação de uma Oficina de Formação de professores e uma comunidade online, a servir de plataforma de comunicação entre as escolas e as famílias. Assim, para a recolha de dados recorremos às técnicas de inquérito, observação e análise documental. Os respetivos instrumentos utilizados para cada técnica foram questionários, diário da investigadora, e-portefólios reflexivos e registos de interação na comunidade online. Os dados qualitativos e quantitativos foram analisados através da técnica de análise de conteúdo e análise estatística descritiva, respetivamente. Os resultados apontam que a integração das TIC e o incentivo ao envolvimento familiar contribuem positivamente para a promoção da EDS nos primeiros anos de escolaridade. Contudo, considerando o contexto em estudo onde as escolas atendem muitas famílias provenientes de meios socioeconómicos menos favorecidos, é preciso repensar a integração das TIC, para que estas não se configurem como mais uma barreira para o envolvimento familiar. Assim, trabalhar a EDS/CTS para além dos muros da escola, envolvendo as famílias dos alunos e colocando as TIC como uma ponte de comunicação é apresentado nesta investigação como o principal contributo para a consecução da EDS.

Tecnologias de informação geográfica e promoção do pensamento espacial crítico: estratégias transdisciplinares em educação para o desenvolvimento sustentável no 3º CEB

Perante a fragilidade da atual conjuntura mundial nos contextos económico, social e ambiental, urge a necessidade de educar os novos cidadãos para a sustentabilidade, pelo conhecimento interativo do local onde vivem e do mundo que os integra. “Ensinar a pensar” e a encontrar soluções criativas sustentáveis, torna-se incontornável. Reconhecendo-se que este propósito carece da integração do conhecimento presencial no território, e a importância das competências de saber pensar o espaço e intervir no meio, partilhadas pela Educação Geográfica (EG) e pela Educação para o Desenvolvimento Sustentável (EDS), onde a dimensão “Espaço” é crítica e aglutinadora das aprendizagens, no presente trabalho propõe-se dar resposta à questão de como desenvolver o Pensamento Espacial Crítico, com recurso a Tecnologias de Informação Geográfica (TIG), de forma a promover aprendizagens significativas em EDS, ao nível do 3.º Ciclo do Ensino Básico (CEB) e no contexto da Escola Básica de Campia. Tendo como grande finalidade a inovação das práticas educativas, espera-se com esta investigação contribuir para o alargamento de fronteiras do conhecimento em Multimédia em Educação e da EG, assumindo-se a importância desta no domínio da EDS, estimulando o Pensamento Espacial (PE), o Pensamento Crítico (PC) e a forma como os alunos e restante comunidade educativa olham e atuam sobre o meio. Face à finalidade apresentada e dado o caráter inovador da presente investigação, adotou-se a metodologia de investigação-ação (I/A), no contexto do paradigma sóciocrítico, de pendor qualitativo. Este estudo foi desenvolvido por intermédio de uma Oficina de Formação, em dois ciclos de I/A, tendo como objetivo a conceção e implementação de estratégias transdisciplinares de ensino e aprendizagem (E/A) em EDS, visando o desenvolvimento de capacidades de PEC e sendo suportadas por TIG. Foram concebidos diversos instrumentos de recolha de dados, para cada ciclo de I/A, e o corpo de dados foi analisado essencialmente através da técnica de análise de conteúdo e pontualmente através da análise estatística de cariz descritivo. O modelo de análise de dados centrou-se numa análise SWOT para identificação das forças, fraquezas, oportunidades e ameaças, e numa matriz TOWS para identificação das ações a empreender entre os ciclos de I/A. Propõe-se, para o efeito, um referencial teórico didático para o conceito de PEC, através de uma taxonomia de capacidades e competências resultante da implementação dos ciclos de I/A. Os resultados obtidos permitem observar que: i) a EG, pelas competências que preconiza e pelo enfoque da dimensão espacial, é potencialmente aglutinadora das aprendizagens, no currículo do 3.º CEB, e pode favorecer a transdisciplinaridade, essencial na EDS; ii) as estratégias de ensino e aprendizagem assentes na EG e com recurso a TIG são promotoras de aprendizagens significativas em EDS pelo desenvolvimento de capacidades de PEC. Contudo, as limitações evidenciadas na investigação suscitaram, através dos ciclos de I/A, a redefinição do percurso formativo proposto e dos instrumentos de recolha de dados concebidos, bem como a introdução de melhorias à taxonomia de PEC desenvolvida no âmbito da presente tese. Entre outras limitações discutidas (como a resistência à utilização de tecnologia em contexto de E/A), salientamos uma limitação sistémica, inerente aos atuais contextos educativos formais (currículo, distribuição do serviço docente, etc.), que desincentiva uma efetiva implementação de estratégias transdisciplinares e do trabalho colaborativo entre professores. Apesar das limitações elencadas consideramos que este estudo contribui para um aprofundamento do conhecimento sobre a potencialidade das TIG na promoção de competências e capacidades de PEC dos alunos, nomeadamente pelo avanço na clarificação das mesmas, plasmadas no instrumento desenvolvido no âmbito desta tese (taxonomia de PEC). Como disseminação desta investigação, salienta-se que o referido instrumento integrará o referencial teórico de um projeto europeu Erasmus + (ENAbLE), para suporte à conceção dos dispositivos didáticos que acompanharão uma aplicação de TIG que será concebida especificamente para o contexto de E/A.

The use of biomarkers to diagnose the ecological impact of pollutants in Mediterranean rivers

Um assunto que requer atenção é a avaliação ecológica da qualidade da água de ecossistemas de água doce. Uma abordagem que surge como promissora é a biomonitorização baseada em biomarcadores, porque pode avaliar a saúde dos organismos e obter sinais de alerta precoce acerca dos riscos ambientais. Até agora, porém, o uso de biomarcadores em espécies de invertebrados, para diagnosticar danos ecológicos nos rios, é escasso. Por essa razão, existe uma necessidade urgente de desenvolver biomarcadores nas principais espécies de macroinvertebrados dos ecossistemas fluviais que são alvo de estudo. Esta tese tem como objectivo averiguar se as respostas in situ, aliadas aos biomarcadores, podem ser um método viável para avaliar os danos ecológicos de contaminantes em ecossistemas de água doce. Numa primeira fase, os biomarcadores foram usados para averiguar os mecanismos fisiológicos de adaptação genética de clones de Daphnia magna ao pesticida organofosforado fenitrothion. Numa segunda fase, os biomarcadores foram usados como ferramentas de diagnóstico de poluição em zonas ribeirinhas. Estes estudos foram realizados com três espécies-chave de macroinvertebrados: Daphnia magna, Corbicula fluminea e Hydropsyche exocellata, nos rios Besós e Llobregat e no Delta do rio Ebro (NE Espanha). Além disso, foram realizados com animais capturados nos rios, ou com ensaios de transplantes, e foram complementados com índices biológicos de macroinvertebrados e análises químicas da água e dos animais. Como os contaminantes químicos têm vários modos toxicológicos de acção e, portanto, afectam várias respostas bioquímicas dos organismos, foram analisados nas três espécies um conjunto de biomarcadores pertencentes a diferentes vias metabólicas. A abordagem experimental indica que o uso combinado de biomarcadores e outras medidas, tais como índices biológicos e testes in situ, contribui para diagnosticar os efeitos prejudiciais de contaminantes nas comunidades ribeirinhas.

Genotoxic risk of herbicides to Anguilla anguilla L.

No contexto dos contaminantes aquáticos, os herbicidas são considerados como um dos grupos mais perigosos. Uma vez aplicados, estes são facilmente transportados para cursos de água, quer devido a uma pulverização pouco cuidada ou devido a fenómenos de escorrência superficial e/ou subterrânea. A presença destes agroquímicos no ambiente tem vindo a ser associada a efeitos nefastos em organismos não-alvo, como é o caso dos peixes. Contudo, existe ainda uma grande lacuna no que diz respeito à informação científica relacionada com o seu impacto genotóxico. Deste modo, a presente tese foi delineada com o intuito de avaliar o risco genotóxico em peixes de duas formulações de herbicidas: o Roundup®, que tem como princípio activo o glifosato, e o Garlon®, que apresenta o triclopir na base da sua constituição, produtos estes largamente utilizados na limpeza de campos agrícolas, assim como em florestas. Foi ainda planeado desenvolver uma base de conhecimento no que diz respeito aos mecanismos de dano do ADN. Como último objectivo, pretendeu-se contribuir para a mitigação dos efeitos dos agroquímicos no biota aquático, nomeadamente em peixes, fornecendo dados científicos no sentido de melhorar as práticas agrícolas e florestais. Este estudo foi realizado adoptando a enguia europeia (Anguilla anguilla L.) como organismo-teste, e submetendo-a a exposições de curta duração (1 e 3 dias) dos produtos comerciais mencionados, em concentrações consideradas ambientalmente realistas. Para a avaliação da genotoxicidade foram aplicadas duas metodologias: o ensaio do cometa e o teste das anomalias nucleares eritrocíticas (ANE). Enquanto o ensaio do cometa detecta quebras na cadeia do ADN, um dano passível de ser reparado, o aparecimento das ANE revela lesões cromossomais, sinalizando um tipo de dano de difícil reparação. O ensaio do cometa foi ainda melhorado com uma nova etapa que incluiu a incubação com enzimas de reparação (FPG e EndoIII), permitindo perceber a ocorrência de dano oxidativo no ADN. No que diz respeito ao Roundup®, o envolvimento do sistema antioxidante como indicador de um estado próoxidante foi também alvo de estudo. Uma vez que as referidas formulações se apresentam sob a forma de misturas, o potencial genotóxico dos seus princípios activos foi também avaliado individualmente. No caso particular do Roundup®, também foram estudados o seu surfactante (amina polietoxilada; POEA) e o principal metabolito ambiental (ácido aminometilfosfórico; AMPA). Os resultados obtidos mostraram a capacidade do Roundup® em induzir tanto dano no ADN (em células de sangue, guelras e fígado) como dano cromossómico (em células de sangue). A investigação sobre o possível envolvimento do stresse oxidativo demonstrou que o tipo de dano no ADN varia com as concentrações testadas e com a duração da exposição. Deste modo, com o aumento do tempo de exposição, os processos relacionados com o envolvimento de espécies reactivas de oxigénio (ERO) ganharam preponderância como mecanismo de dano no ADN, facto que é corroborado pela activação do sistema antioxidante observado nas guelras, assim como pelo aumento dos sítios sensíveis a FPG em hepatócitos. O glifosato e o POEA foram também considerados genotóxicos. O POEA mostrou induzir uma maior extensão de dano no ADN, tanto comparado com o glifosato como com a mistura comercial. Apesar de ambos os componentes contribuirem para a genotoxicidade da formulação, a soma dos seus efeitos individuais nunca foi observada, apontando para um antagonismo entre eles e indicando que o POEA não aumenta o risco associado ao princípio activo. Deste modo, realça-se a necessidade de regulamentar limiares de segurança para todos os componentes da formulação, recomendando, em particular, a revisão da classificação do risco do POEA (actualmente classificado com “inerte”). Uma vez confirmada a capacidade do principal metabolito do glifosato – AMPA – em exercer dano no ADN assim como dano cromossómico, os produtos da degradação ambiental dos princípios activos assumem-se como um problema silencioso, realçando assim a importância de incluir o AMPA na avaliação do risco relacionado com herbicidas com base no glifosato. A formulação Garlon® e o seu princípio activo triclopir mostraram um claro potencial genotóxico. Adicionalmente, o Garlon® mostrou possuir um potencial genotóxico mais elevado do que o seu princípio activo. No entanto, a capacidade de infligir dano oxidativo no ADN não foi demonstrada para nenhum dos agentes. No que concerne à avaliação da progressão do dano após a remoção da fonte de contaminação, nem os peixes expostos a Roundup® nem os expostos a Garlon® conseguiram restaurar completamente a integridade do seu ADN ao fim de 14 dias. No que concerne ao Roundup®, o uso de enzimas de reparação de lesões específicas do ADN associado ao teste do cometa permitiu detectar um aparecimento tardio de dano oxidativo, indicando deste modo um decaimento progressivo da protecção antioxidante e ainda uma incapacidade de reparar este tipo de dano. O período de pós-exposição correspondente ao Garlon® revelou uma tendência de diminuição dos níveis de dano, apesar de nunca se observar uma completa recuperação. Ainda assim, foi evidente uma intervenção eficiente das enzimas de reparação do ADN, mais concretamente as direccionadas às purinas oxidadas. A avaliação das metodologias adoptadas tornou evidente que o procedimento base do ensaio do cometa, que detecta apenas o dano nãoespecífico no ADN, possui algumas limitações quando comparado com a metodologia que incluiu a incubação com as enzimas de reparação, uma vez que a última mostrou reduzir a possibilidade de ocorrência de resultados falsos negativos. Os dois parâmetros adoptados (ensaio do cometa e teste das ANE) demonstraram possuir aptidões complementares, sendo assim recomendado a sua utilização conjunta com vista a efectuar uma avaliação mais adequada do risco genotóxico. Globalmente, os resultados obtidos forneceram indicações de grande utilidade para as entidades reguladoras, contribuindo ainda para a (re)formulação de medidas de conservação do ambiente aquático. Neste sentido, os dados obtidos apontam para a importância da avaliação de risco dos herbicidas incluir testes de genotoxicidade. A magnitude de risco detectada para ambas as formulações adverte para a necessidade de adopção de medidas restritivas em relação à sua aplicação na proximidade de cursos de água. Como medidas mitigadoras de impactos ambientais, aponta-se o desenvolvimento de formulações que incorporem adjuvantes selecionados com base na sua baixa toxicidade.

Diversidade linguística e educação para um futuro sustentável: que potencialidades nos primeiros anos de escolaridade?

Este estudo pretende analisar as relações entre a educação para a sustentabilidade e a sensibilização à diversidade linguística e cultural no currículo dos primeiros anos de escolaridade através do desenvolvimento de um projeto de intervenção pedagógico-didática. Para tal, refletiu-se sobre as noções de educação para o desenvolvimento sustentável e de sensibilização à diversidade linguística e cultural, explicitando o modo como se podem cruzar. Com este enquadramento, e numa lógica de investigação-ação, desenvolveuse o projeto de intervenção “Do meu mundo vejo o outro e o seu mundo”, em 21 sessões, numa turma do 4º ano do 1º Ciclo do Ensino Básico, de forma colaborativa com a respetiva professora titular, numa escola do distrito de Aveiro, durante o ano letivo de 2008/2009. Recolheram-se dados através da observação direta do(a)s aluno(a)s durante as sessões e de inquéritos por questionário e por entrevista ao(à)s aluno(a)s e à professora participante. Os dados recolhidos durante as sessões foram analisados com recurso à Escala de nível de envolvimento de Leuven (Laevers, 1994) e os inquéritos por questionário e entrevista foram alvo de uma análise estatística descritiva e de uma análise de conteúdo. Identificaram-se os efeitos do projeto no(a)s aluno(a)s em termos do seu nível de envolvimento nas atividades e do desenvolvimento das suas atitudes, conhecimentos e capacidades. A partir das vozes dos participantes, analisouse ainda a apreciação que realizaram do projeto na sua globalidade. Os resultados da análise apontam no sentido de que o projeto de intervenção desenvolvido contribuiu para: ajudar a derrubar barreiras disciplinares entre as àreas do currículo; justificar a necessidade de contemplar a sensibilização à diversidade linguística e cultural em processos de educação para o desenvolvimento sustentável; desenvolver materiais didáticos diversificados construídos numa lógica interdisciplinar, reconhecidos pela professora como inovadores e importantes para aprendizagens significativas e contextualizadas; transformar atitudes do(a)s aluno(a)s face à diversidade e à sustentabilidade, na preparação para uma cidadania planetária; e desenvolver no(a)s aluno(a)s uma consciência sistémica evidenciada na capacidade de relacionamento do global e do local em temas de diferentes áreas do conhecimento. Este estudo apresenta um conjunto de argumentos para a integração do tratamento da diversidade linguística e cultural no quadro de uma educação para um futuro mais sustentável nos primeiros anos de escolaridade, pela consideração de quatro grandes preocupações educativas: educar para compreender o mundo, educar para agir no mundo; educar para conviver com os outros e educar para o nunca-mais.

Catalytic routes to convert saccharides to furanic aldehydes

The conversion of plant biomass-derived carbohydrates (preferably non-edible) into added-value products is envisaged to be at the core of the future biorefineries. Carbohydrates are the most abundant natural organic polymers on Earth. This work deals with the chemical valorisation of plant biomass, focusing on the acid-catalysed conversion of carbohydrates (mono and polysaccharides) to furanic aldehydes, namely 2-furaldehyde (Fur) and 5-hydroxymethyl-2-furaldehyde (Hmf), which are valuable platform chemicals that have the potential to replace a variety of oil derived chemicals and materials. The investigated reaction systems can be divided into two types depending on the solvent used to dissolve the carbohydrates in the reaction medium: water or ionic liquid-based systems. The reaction temperatures were greater than 150 ºC when the solvent was water, and lower than 150 º C in the cases of the ionic liquid-based catalytic systems. As alternatives to liquid acids (typically used in the industrial production of Fur), solid acid catalysts were investigated in these reaction systems. Aiming at the identification of (soluble and insoluble) reaction products, complementary characterisation techniques were used namely, FT-IR spectroscopy, liquid and solid state NMR spectroscopy, TGA, DSC and GC´GC-ToFMS analyses. Complex mixtures of soluble reaction products were obtained and different types of side reactions may occur. The requirements to be put on the catalysts for these reaction systems partly depend on the type of carbohydrates to be converted and the reaction conditions used. The thermal stability is important due to the fact that formation of humins and catalyst coking phenomena are characteristically inherent to these types of reactions systems leading to the need to regenerate the catalyst which can be effectively accomplished by calcination. Special attention was given to fully inorganic nanoporous solid acids, amorphous or crystalline, and consisting of nano to micro-size particles. The investigated catalysts were silicoaluminophosphates, aluminosilicates and zirconium-tungsten mixed oxides which are versatile catalysts in that their physicochemical properties can be fine-tuned to improve the catalytic performances in the conversion of different substrates (e.g. introduction of mesoporosity and modification of the acid properties). The catalytic systems consisting of aluminosilicates as solid acids and water as solvent seem to be more effective in converting pentoses and related polysaccharides into Fur, than hexoses and related polysaccharides into Hmf. The investigated solid acids exhibited fairly good hydrothermal stabilities. On the other hand, ionic liquid-based catalytic systems can allow reaching simultaneously high Fur and Hmf yields, particularly when Hmf is obtained from D-fructose and related polysaccharides; however, catalyst deactivation occurs and the catalytic reactions take place in homogeneous phase. As pointed out in a review of the state of the art on this topic, the development of truly heterogeneous ionic liquid-based catalytic systems for producing Fur and Hmf in high yields remains a challenge.