Ciência e pedagogia científica: um estudo das práticas acadêmicas no Instituto de Física da Universidade Federal do Rio de Janeiro

O Instituto de Física da Universidade Federal do Rio de Janeiro foi criado pela resolução nº 21 de 1964 do Conselho Universitário da Universidade do Brasil, e mantido pelo Decreto nº 60.455-A de 13.03.67 que aprovou o plano de reestruturação da Universidade Federal do Rio de Janeiro - ex-Universidade do Brasil. O Instituto é uma unidade desta Universidade , subordinado ao Centro de Ciências Matemáticas e da Natureza. Este está dividido em departamentos que são a menor fração da estrutura acadêmica da Universidade. A responsabiliade deste é de planejar, executar e controlar a pesquisa e o ensino na sua área de conhecimento. Assim, as atividades desenvolvidas no Instituto sãa de pesquisa e ensino e devem envolver todo o corpo docente. Mas, verifica-se que há no Instituto um profundo desinteresse pelo ensino. A educação científica é uma atividade de rotina, burocratizada, baseada na repetição de textos de manuais, severamente criticados pelo seu caráter simplificador dos conceitos e da própria visão de ciência. Essa prática, assim conduzida, vem se repetindo, ao longo dos anos, formando professores reprodutores e pesquisadores de ciência normal. Para repensar a prãtica pedagógica científica é necessário analisar, em profundidade, a ciência e a pedagogia, científica, suportes teóricos das práticas realizadas no Instituto. Isso significa explicitar a concepção de ciência que fundamenta as formas de ensinar e pesquisar. Para tanto, o trabalho, aqui desenvolvido. pautou-se em estudo da realidade acadêmica do Instituto, bem como, em concepções de filosofia da ciência, relevantes na atualidade, como as de Bachelard e Kuhn. Estes subsídios assim construidos, indicam caminhos para a elaboração de uma nova pedagogia que se contrapõe à vigente.

As propostas educacionais maranhenses no Império (1834-1889)

A instruçio p~blica no Maranhão sofreu certas mudanças, a partir do Ato Adicibnal (1834), que coiocou sob a responsabilidade das Administrações provinciais a direção do ensino p~blico, primario e secundario no Brasil. No s~culo passado, (XIX), no final dos anos 30 e durante os decênios de 40 e 50, houve, no Maranhão, um certo esforço do Estado, no sentido de exercer um contróle maior sobre a instrução provincial e de desenvolver ~ uma. maior clientela o ensino elementar. Nessa época, foram. pr~:))lr?v1dos pela Administração local os primeiros incentivos ã di fusão do ensino t~cnico e agrIcola; e reorganizado o ensino securidirio com a criação do Liceu Maranhense. Nas ~ltimas d~cadas do Imperio, entretanto, o Estado demonstrou um gra~ de desinteresse pelo desenvolvimento da educação escolar no Maranhão. As realizações oficiais dessa ~po~a, nos diver sos nIveis, ' foram insignificantes. A Administração Local, decretando o livre exeycIcio do ensino, em 1874, demonstrou legalmente o descaso a que relegou a instrução p~blica pr~ vincial. As tendências verificadas no ensino p~blico maranhense, nesse perIodo (1834-1889), for~m sobretudo, por particularidades do processo determinadas, polItico-econô mico marannense da ~poca. Nos primeiros decênios (final .de 30 : ê : · d~ca.das 40 ~. 50)', a sit~ação pó'Útiêa . ~aranhens.e · ;'.ar.act.eri:za·v~-. se por um grande empenho dos fazendeiros (fração da classe dominante no poder) em garantir a ordem e buscar a nia. No âmbito econômico, destacava-se um afã por hegem2. reformas materiais, visando ao soerguimento da economia mercantil. Ji nos Gltirnos dec~nios analisados, a situação p61Itico-ec2. n~mica traduzia-se por um maior fortalecimento do poder Político dos fazendeiros, mas com uma grave crise econômica. As condições sociais maranhenses nas primeiras décadas favo receram, pois, o surgimento de uma maior preocupação do Es tado pela educação escolar, enquanto que, na última fase, a situação político-econômica maranhense desestimulou um interesse maior do Estado pelo desenvolvimento do ensino público no Maranhão.

Alternativas para a aplicação de coagulante vegetal à base de tanino no tratamento do efluente de uma lavanderia industrial

A lavagem de roupas é um importante serviço para a sociedade moderna. Os efluentes de lavanderias industriais, de maneira geral, contêm sujeiras removidas das roupas e substâncias adicionadas na lavagem que normalmente são tratados por processo físicoquímico de coagulação/floculação/sedimentação. Os sais de alumínio e os produtos convencionalmente empregados para a correção do pH são agentes inorgânicos não biodegradáveis que acrescentam elementos químicos à água ou ao lodo. Como principal dificuldade do processo destaca-se o lodo inorgânico gerado, de difícil manuseio por parte das empresas em função do volume gerado e do elevado teor de umidade. O objetivo geral da presente da pesquisa foi avaliar a aplicabilidade e a eficiência do uso de um coagulante vegetal, basicamente tanino modificado pela reação de Mannich, no tratamento do efluente de uma lavanderia industrial. Realizaram-se estudos de coagulação/floculação com reagentes tradicionais (sulfato de alumínio e poliacrilamida catiônica), coagulação/floculação com um coagulante alternativo (tanino catiônico e poliacrilamida aniônica) e adsorção/coagulação/floculação (carvão ativado em pó, tanino catiônico e poliacrilamida aniônica). A dosagem de reagentes foi otimizada através de “Teste de Jarros” e a eficiência de cada uma das alternativas foi avaliada em termos de remoção de sólidos sedimentáveis, sólidos suspensos, turbidez, DQO e surfactantes. Analisou-se a contribuição de cada um destes processos em termos de ânions cloretos e sulfatos residual bem como a toxicidade aguda para populações do microcrustáceo Daphnia similis e do peixe Pimephales promelas. A massa e o volume de lodo gerado em cada processo foi quantificado e o lodo caracterizado em termos de sua periculosidade conforme a NBR 10.004 e comportamento termogravimétrico Os resultados demonstram que, em termos da legislação vigente, o efluente bruto não atende aos padrões de carga orgânica (DQO) e surfactantes. Os ensaios ecotoxicológicos indicam que o efluente pode ser considerado extremamente tóxico para o microcrustáceo Daphnia similis, como para o peixe Pimephales promelas. O tratamento do efluente realizado por coagulação/floculação usando o tanino catiônico como agente coagulante remove os sólidos suspensos e uma fração considerável da carga orgânica e de surfactantes. Em termos da legislação vigente, o efluente somente não atende ao padrão referente ao lançamento de surfactantes. Os ensaios ecotoxicológicos indicam que efluente passa a ser considerado pouco tóxico para a Daphnia similis e ainda tóxico para o peixe Pimephales promelas. O tratamento do efluente por heteroagregação entre carvão ativado, tanino catiônico e polímero floculante permite remover os sólidos suspensos, e níveis mais significativos de carga orgânica e de surfactantes, atendendo a todos padrões de lançamento exigidos para este tipo de efluente. Os ensaios ecotoxicológicos indicam que efluente passa a ser considerado não tóxico para a Daphnia similis e para a Pimephales promelas. O lodo gerado com o uso do tanino catiônico como agente coagulante é classificado como um resíduo Não Inerte - Classe II conforme a NBR 10.004, unicamente devido ao fato de exceder a concentração de surfactantes no ensaio de solubilização conforme a NBR 10.006. O lodo apresenta ainda um alto teor de matéria orgânica, o que facilita a sua eliminação por tratamento térmico ou biológico Comparado ao agente coagulante tradicionalmente empregado para tal fim, o sulfato de alumínio, o tanino catiônico apresentou resultados em relação a qualidade do efluente tratado muito parecidos. Entretanto, pode-se citar algumas evidentes vantagens: menor custo, uso de uma matéria prima renovável, menor contribuição de ânions sulfatos ao efluente final, menor geração de massa de lodo, e obtenção de um lodo orgânico com maior facilidade de eliminação. Esses fatores todos permitem concluir que a substituição do sulfato de alumínio pelo tanino catiônico contribui para um processo de tratamento de efluentes mais limpo.

Duas vertentes da ontogênese da linguagem no desenvolvimento cognitivo

Este estudo pretende trazer uma contribuição à discussão da relação linguagem-cognição, através do exame de um aspecto restrito do problema: a hipótese de uma base cognitiva para aquisição de linguagem. O modelo teórico piagetiano é analisado em sua explicação da ontogenese da linguagem como resultante das construções da inteligência sensório-motora. Alguns de seus aspectos são questionados, a possibilidade de sua explicitação em forma de hipótese verificável é examinada e a literatura é analisada em busca de evidências relevantes. A principal lacuna constatada é a visão de linguagem restrita a aspectos de desempenho, sendo levado em conta apenas o começo da emissão de palavras na quase totalidade das pesquisas. Ainda dentro de uma perspectiva construtivista, o esboço de um novo modelo teórico é proposto, incluindo a discussão da ontogenese da compreensão de linguagem. Hipóteses decorrentes da proposta teórica, especialmente a de início da possibilidade de tratar o signo linguístico antes do estágio VI, são formuladas e verificadas por pesquisa empírica. Esta inclui um estudo longitudinal e outro transversal do desenvolvimento linguístico e cognitivo de 45 crianças entre 8 e 18 meses. O desenvolvimento da compreensão é comparado em diversos aspectos ao da produção ou fala. Verifica-se que o primeiro começa mais cedo, é mais rápido e atinge um vocabulário maior e um nível mais complexo na faixa etária estudada. Há evidências ainda de diferenças no papel da imitação na construção do vocabulário nas duas vertentes. Observa-se um início de resposta mais generalizada e sistemática à linguagem a partir de nove meses, ocasião em que a criança se mostra capaz de coordenação de reações circulares secundárias e quando consegue reconstruir mentalmente um objeto invisível a partir de uma fração visível. Considera-se que esta resposta já envolve a decodificação de signos e a diferenciação significante-significado, numa etapa preliminar de um processo evolutivo que se entrelaça com a formação de conceitos. Os dados nao permitem a identificação de prê-requisitos cognitivos para aquisição de liguagem, mas dois aspectos podem ser destacados como correlatos do início do processo de compartilhar o signo linguístico: a possibilidade da criança compreender que tem um nome e responder a ele e uma intencionalidade primitiva. Os resultados apoiam as hipóteses formuladas e sugerem que as construções finais do período sensório-motor não são condições necessárias para aquisição de linguagem e que esta não ê consequência direta do desenvolvimento cognitivo. Novos estudos são necessários para suprir as limitações desta pesquisa e verificação das implicações decorrentes dos resultados obtidos.

Estudo da viabilidade econômica do reaproveitamento de resíduos orgânicos via suinocultura

A humanidade encontra-se em uma encruzilhada histórica: continuar com a forma desordenada de crescimento ou apostar em uma sociedade sustentável com orientação ecológica. Os sinais de fraqueza do ecossistema têm mostrado vários sinais de esgotamento. A manifestação desta realidade é o fato de estarmos vivendo em uma era de escassez de recursos e de dificuldades de expansão da base econômica das sociedades nacionais, de saturação dos depósitos de resíduos das sociedades. Aprende-se desde cedo que o lixo produzido diariamente deve ser jogado fora, que é sujo e fonte de problemas. A possibilidade da reciclagem de resíduos deve ocorrer de forma integrada e sistêmica, pois o que é resíduo para um é matéria-prima para outro. A tarefa de realizar um gerenciamento dos resíduos sólidos urbanos adequado ambientalmente é uma tarefa que exige ações diferenciadas, articuladas e criativas. Existem várias alternativas possíveis para o tratamento adequado dos resíduos sólidos urbanos. O manejo dos resíduos sólidos pode diminuir e, em alguns casos, evitar muitos dos impactos negativos associados ao lixo. Como forma de diminuir a quantidade de lixo que é destinado aos aterros, pode-se utilizar a fração orgânica, a sobra do pré-preparo de alimentos, para a criação animal, mais precisamente para criação de suínos. Dentro do que foi estabelecido como objetivo deste estudo, verificou-se que a sustentabilidade econômica da criação de suínos com o reaproveitamento de resíduos orgânicos é possível de ser obtida. Foi possível por meio da metodologia desenvolvida apurar os custos de produção do suíno tratado com resíduo orgânico e do suíno tratado com ração comercial. Estes custos são de R$140, 27, para o primeiro e de R$153,15 para o segundo, tendo-se como padrão um animal de 100kg.

Avaliação da eficiência de pratos valvulados com downcomer e pratos dualflow em colunas de destilação industriais

O principal objetivo deste trabalho é estabelecer caminhos apropriados para a estimativa da eficiência de pratos valvulados com downcomer e pratos dualflow em colunas de destilação industriais. O conhecimento da eficiência tem importância fundamental no projeto e na avaliação do desempenho de colunas de destilação. Pesquisando a literatura, pôde ser identificada uma árvore de alternativas para compor o modelo de eficiência de prato, dependendo dos modelos de transferência de massa, do modelo de distribuição das vazões de líquido e vapor sobre o prato, do modelo de arraste de líquido, do modelo de equilíbrio da mistura multi-componente, dos modelos de propriedades físicas, do modelo da altura da espuma sobre o prato e da definição de eficiência. Neste trabalho, diferentes métodos para a predição da eficiência em pratos valvulados e pratos dualflow foram compostos e comparados contra dados de três colunas de destilação industriais sob diferentes condições operacionais. Os modelos foram inseridos no simulador Aspen Plus 12.1, em linguagem Fortran, junto com dados geométricos dos pratos, propriedades dos fluidos e dados de operação das colunas de destilação industriais. Para cada coluna foi escolhido o melhor pacote termodinâmico pela verificação dos perfis de temperatura e composições de topo e fundo obtidos via simulação contra os valores reais correspondentes das colunas de destilação industriais. Foi feita uma modificação no parâmetro da fração de furos que estão em jetting no modelo hidráulico da dispersão acima do prato de Garcia (1999). Essa modificação produziu resultados melhores na predição da fração de furos em jetting e eficiência dos pratos dualflow e resultados similares aos de Garcia (1999) para a eficiência dos pratos valvulados.

Parâmetros bioquímicos de alterações do citoesqueleto no modelo experimental da doença do Xarope do Bordo

A Doença do Xarope do Bordo (DXB) é um erro inato do metabolismo causado pela deficiência na atividade do complexo desidrogenase dos cetoácidos de cadeia ramificada, levando ao acúmulo de concentrações milimolares dos seguintes α-cetoácidos de cadeia ramificada (CACR): ácidos α-cetoisocapróico (CIC), α-ceto-β-metilvalérico (CMV), α-cetoisovalérico (CIV) e dos seus aminoácidos precursores, leucina, isoleucina e valina em tecidos de pacientes afetados. Essa doença é caracterizada por severos sintomas neurológicos que incluem edema e atrofia cerebral, entretanto, os mecanismos envolvidos na neuropatologia da DXB ainda não são bem estabelecidos. Neste trabalho utilizamos um modelo experimental de DXB com o objetivo de verificar os efeitos dos CACR que se acumulam nessa desordem neurodegenerativa sobre o citoesqueleto de células neurais de ratos. Nesse modelo fatias de córtex cerebral de ratos de diferentes idades, ou culturas de células neurais foram incubados com concentrações variando de 0,1 a 10 mM de cada metabólito. Inicialmente demonstramos que o CIC, CMV e CIV inibiram a captação de glutamato em fatias de córtex cerebral de ratos durante o desenvolvimento. O CIC inibiu a captação de glutamato em ratos de 9, 21 e 60 dias de idade, enquanto o CMV e o CIV inibiram a captação de glutamato em animais de 21 e 60 dias. Observamos que o CIC alterou a fosforilação de proteínas do citoesqueleto de um modo dependente do desenvolvimento através de receptores glutamatérgicos ionotrópicos em fatias de córtex cerebral de ratos. O metabólito causou diminuição da fosforilação dos filamentos intermediários (FI) em ratos de 9 dias de idade e aumento dessa fosforilação em animais de 21 dias de vida. Também demonstramos que em animais de 9 dias de idade o efeito do CIC foi mediado pelas proteínas fosfatases PP2A e principalmente pela PP2B, uma proteína fosfatase dependente de cálcio, enquanto que em animais de 21 dias de idade o efeito deste metabólito foi mediado pela proteína quinase dependente de AMP cíclico (PKA) e pela proteína quinase dependente de cálcio e calmodulina (PKCaMII). Além disso, verificamos que o CIC promoveu um aumento nos níveis intracelulares dos segundos mensageiros AMPc e Ca2+. O aumento do Ca2+ intracelular provocado pelo CIC foi demonstrado pelo uso de bloqueadores específicos de canais de cálcio dependentes de voltagem tipo L, por exemplo, nifedipina, canais de cálcio dependentes de ligantes, por exemplo, NMDA e de quelantes de cálcio intracelular, por exemplo, BAPTA-AM. Por outro lado, o CMV aumentou a fosforilação de FI somente em ratos de 12 dias de idade, sendo esse efeito mediado por receptores GABAérgicos do tipo A e B, desencadeando a ativação das proteínas quinases PKA e PKCaMII. É importante salientar que o CIV não alterou a atividade do sistema fosforilante em nenhuma das idades estudadas. Além dos efeitos causados pelos CACR que se acumulam na DXB sobre a atividade do sistema fosforilante associado aos FI em fatias de córtex cerebral de ratos, demonstramos que esses metabólitos foram capazes de alterar a fosforilação da proteína glial fibrilar ácida (GFAP) na linhagem de glioma C6. Essa alteração de fosforilação causou uma reorganização do citoesqueleto de GFAP e um aumento no imunoconteúdo da GFAP na fração citoesquelética. Também verificamos que o CIC, o CMV e o CIV, em concentrações encontradas em pacientes portadores de DXB, levaram a uma reorganização dos filamentos de GFAP e do citoesqueleto de actina de astrócitos em cultura, causando uma importante alteração na morfologia destas células. As alterações do citoesqueleto levaram a morte celular progressiva quando os astrócitos foram expostos por várias horas aos metabólitos. Demonstramos também que os efeitos dos CACR sobre a morfologia dos astrócitos foram desencadeados por mecanismos de membrana que diminuíram a atividade da Rho GTPase. Esse mecanismo foi evidenciado utilizando-se ácido lisofosfatídico (LPA), um ativador específico da RhoA, o qual preveniu os efeitos causados pelos CACR em culturas de astrócitos. É importante salientar que as alterações morfológicas e a morte celular induzida pelos CACR em culturas de astrócitos foram totalmente evitadas com a suplementação de creatina às culturas. Também verificamos que a atividade da creatina quinase foi inibida pelos metabólitos, indicando que a homeostase energética provavelmente estaria envolvida nos efeitos causados pelos CACR. XI Sabe-se que as alterações do citoesqueleto estão relacionadas com inúmeras doenças neurodegenerativas. Portanto, é provável que as alterações causadas pelos CACR nos mecanismos de membrana que regulam níveis de segundos mensageiros intracelulares e cascatas de sinalização celular, na perda do equilíbrio fisiológico do sistema fosforilante associado ao citoesqueleto e conseqüentemente na sua reorganização, possam ter importantes conseqüências para a função neural. Com base nos presentes resultados demonstramos que os CACR que se acumulam na DXB levam à desorganização do citoesqueleto em um modelo experimental podendo ser uma contribuição importante para o estudo da patogênese do sistema nervoso central característica dos pacientes portadores de DXB.

Caracterização de Fe granular em matriz de Al/sub 2/O/sub 3/

Neste trabalho é apresentada a caracterização de amostras de filmes finos granulares de Fe- Al2O3, obtidas por evaporação em ultra alto vácuo. Duas amostras com composições diferentes foram obtidas. A espectroscopia de Espalhamento de Rutherford (Rutherford Backscattering Spectroscopy - RBS) foi utilizada para determinar a fração volumétrica de metal e a espessura das amostras, cujos valores obtidos foram 43% e 34% respectivamente. A morfologia das amostras foi investigada por difração de raios-x a qual mostrou a existência de grãos de ferro com 30Å de diâmetro e orientação cristalina preferencial (110) embebidos em uma matriz amorfa de Al2O3. As medidas de magnetização também mostraram que as duas amostras apresentavam uma distribuição de tamanhos de grão de ferro com valor médio de 24Å, estando de acordo com os resultados obtidos por difração de raios-x. A magneto-resistência observada em temperatura ambiente pode ser explicada pelo tunelamento dependente de spin dos elétrons de condução entre os grãos de ferro. Os resultados das medidas de RxT e IxV mostraram que o principal mecanismo de transporte foi o tunelamento termicamente ativado, o que está de acordo com a teoria apresentada por Abeles.

Estudo das rotas de síntese dos gangliosídios nos dois fenótipos da célula estrelada hepática

Glicoesfingolipídios (GSL) são constituintes da membrana plasmática e possuem bases de cadeia longa (bases esfingóides) como componente estrutural lipídico. Açúcares podem ser adicionados à ceramida sintetizada de novo (rota 1), sintetizada pela reciclagem da esfingosina (rota 2) e em GSL reciclados através do Golgi (rota 3). A serina palmitoiltransferase (SPT) é a enzima marca-passo e catalisa o primeiro passo na biossíntese de novo destes componentes. A linhagem celular GRX, representativa das células estreladas hepáticas, expressa o fenótipo miofibroblástico e pode ser induzida in vitro a adquirir o fenótipo lipocítico. Ambos fenótipos possuem gangliosídios da série-a (GM2, GM1 e GD1a) bem como o seu precursor GM3, que são expressos como doublets em HPTLC (bandas 1 e 2, respectivamente). Para o estudo da biossíntese dos GSL neste modelo biológico, foram determinadas as condições ideais para a atividade da SPT, e foi avaliada sua atividade na fração microssomal nos dois fenótipos. Também foi determinada a contribuição de cada rota de biossíntese para as duplas bandas. As células foram pré-incubadas com 5mM de -cloroalanina (inibidor da SPT) ou com 25M de fumonisina B1 (inibidor da ceramida sintase) e então, [U-14C]galactose foi adicionada no meio de cultura na presença contínua dos inibidores. Culturas controles (sem inibidores) foram realizadas simultaneamente. Os lipídios foram extraídos, os gangliosídios purificados em colunas Sep-Pack C18 e analisados por HPTLC, a qual foi revelada por auto-radiografia e após, submetida à análise densitométrica. Em ambos fenótipos, a síntese de novo, a reciclagem da esfingosina e a reciclagem pelo Golgi contribuem com a biossíntese dos GSL No miofibroblasto, os doublets dos gangliosídios complexos (GD1a e GM1) são, principalmente, sintetizados pelas rotas de reciclagem; enquanto as bandas do GM2 e do GM3 têm uma participação importante da síntese de novo. No lipócito, as rotas de reciclagem são as mais importantes. Contudo, no lipócito, ambas bandas do GM2 e a banda 2 do GM3 apresentam considerável síntese pela rota de novo. Esta rota tem uma contribuição menor no lipócito do que no miofibroblasto, o que está de acordo com os níveis da atividade da SPT detectados nestes fenótipos. Isto sugere que os fenótipos miofibroblasto e lipócito utilizam pools de ceramida distintos para a síntese de seus GSL e que apresentam importantes diferenças entre as rotas biossintéticas, o que pode se refletir no seu comportamento celular.