Efeito estufa x aquecimento global: percepção dos alunos e uso de simulador para elucidar tais conceitos

O efeito estufa é um mecanismo natural de grande relevância, inclusive social, uma vez que viabiliza condições para a existência e a preservação da vida na Terra (Freitas; Bonzanini, 2017). Considerações sobre o tema têm sido amplamente divulgadas pela mídia, e sua compreensão é de suma importância para o desenvolvimento de ponderações críticas sobre os problemas ambientais.

Existe, porém, nessas abordagens uma elevada incidência de controvérsias e uma espécie de mistificação do processo natural de efeito estufa, conferindo-lhe um viés catastrófico, vinculado ao processo de aquecimento global; este último, na verdade, é a acentuação do efeito estufa e, de fato, é responsável por uma ampla gama de desastres ambientais recorrentes nos últimos anos (Xavier; Kerr, 2004).

Portanto, faz-se necessário um tratamento esclarecedor desses conceitos, a fim de possibilitar aos cidadãos um posicionamento crítico e informado, o que se torna ainda mais imperativo na esfera escolar, pois é de lá que sairão os cidadãos que darão continuidade a  nossa sociedade e que devem se comprometer com o futuro do nosso planeta. Para tanto, o presente trabalho teve por objetivos conhecer as percepções e identificar o grau de discernimento dos alunos de duas turmas de 2ª série do Ensino Médio do Colégio Estadual Maria Leny Vieira Ferreira Silva a respeito do aquecimento global e do efeito estufa; empregando, ainda, um simulador no decorrer das aulas, como um possível facilitador do processo.

Referencial teórico

O efeito estufa é o processo natural e vital no qual a atmosfera terrestre aprisiona o calor dos raios solares por meio de gases chamados de gases do efeito estufa e mantém a Terra em temperatura propícia à vida. Assim, João Luis Nunes Carvalho e colaboradores consideram que

o efeito estufa natural ocorre devido às concentrações de GEE na atmosfera antes do aparecimento do homem. A energia solar de comprimento de onda curto ultrapassa a atmosfera terrestre sem interação com os GEE presentes nessa camada. Ao atingir a superfície terrestre, a energia é refletida e volta para a atmosfera com um comprimento de onda mais longo (infravermelho), que interage parcialmente com os GEE nesta camada. Parte dessa irradiação é absorvida na atmosfera, aumentando consequentemente a temperatura média do ar. Essa interação permite que a temperatura média da atmosfera terrestre seja de 15 ºC, promovendo o chamado "efeito estufa natural", essencial para a existência da vida no planeta (Carvalho et al., 2010, p. 278).

A constituição do ar atmosférico é feita essencialmente por nitrogênio, oxigênio, argônio e pequenas quantias de gases como: dióxido de carbono, óxido nitroso, metano, ozônio e vapor d’água. Estes últimos gases citados, encontrados em menor concentração, são os gases do efeito estufa ou gases estufa, responsáveis por absorver radiação infravermelha (Oliveira, 2008).

Por mais que todos os gases estufa tenham sua parcela de contribuição para a existência e manutenção do processo natural de efeito estufa, seu componente mais representativo é o dióxido de carbono, que, impossibilitando que uma parcela significativa da radiação solar se dissipe e regresse ao espaço, acentua progressivamente toda essa atividade. O efeito estufa atua como um imenso cobertor que envolve a superfície da Terra e ameniza sua perda de calor, demonstrando um funcionamento análogo ao dos vidros de uma estufa (RICKLEFS, 2003). A Figura 1 demonstra esse fenômeno esquematicamente.

O que tem acontecido nas últimas décadas é uma intensificação vigorosa desse mecanismo natural, por parte da humanidade, resultando no aquecimento global; assunto controverso e recorrente nas mídias. Dentre as atividades antrópicas que mais contribuem para a potencialização do aquecimento global estão a queima de combustíveis fósseis e o desmatamento, por serem processos que provocam a liberação de gás carbônico na atmosfera (Ricklefs, 2003).

O conceito de aquecimento global é um exemplo de mudança climática e faz referência à elevação da temperatura média da Terra em 1°C nos últimos 100 anos. Em outras palavras, trata-se da intensificação do mecanismo natural de efeito estufa, aumentando temperatura média do planeta e acarretando desastres ambientais, como: degelo das calotas polares, que aumenta o nível do mar; modificação nos padrões de chuvas; ciclones tropicais; enchentes; extinção de inúmeros ecossistemas, consequentemente ocasionando a extinção de várias espécies animais e vegetais; dentre outros prejuízos ambientais (Pearce, 2002; Oliveira, 2008).

De acordo com o último relatório do IPCC (sigla em inglês para Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas, elaborado na Conferência de Toronto pelas Nações Unidas, em 1988 e que divulga regularmente relatórios sobre as mudanças climáticas e previsões dos rumos que o aquecimento global tem tomado), se  o lançamento de gases estufa continuar a aumentar na proporção atual, o mundo ficará 1,5°C mais quente entre 2030 e 2052, em contraposição à temperatura marcada antes da Revolução Industrial. Para evitar as alterações catastróficas decorrentes do aquecimento global, as emissões mundiais líquidas de dióxido de carbono provocadas pelo ser humano deveriam cair, aproximadamente, 45% em comparação aos níveis de 2010 até 2030, alcançando o “zero líquido” em torno de 2050 (Veiga, 2008; IPCC, 2018).

Pela grande importância do aquecimento global e pelas controvérsias de que é cercado na sociedade, faz-se necessário e imprescindível que tal conceito e suas adjacências sejam discutidos no âmbito da educação, para a condigna construção de sujeitos sociais participativos e dotados de consciência em suas condutas. Desse modo, deve-se estimular o ideário de preservação ambiental (Silva, 2014).

Os conceitos de aquecimento global e efeito estufa, frequentemente, são confundidos e distorcidos, mesmo no âmbito educacional, causando muitas dúvidas entre os estudantes. O efeito estufa, na maioria das vezes, deixa de ser reconhecido como um processo natural e imprescindível para a existência de vida na Terra, e passa a ser visto como resultado de atividades humanas, ou como um agente causador de catástrofes naturais, ou ainda, como sinônimo de aquecimento global, desprezando-se os fenômenos que o circundam (Freitas; Bonzanini, 2017). Para tanto, o uso de recursos tecnológicos, como simuladores digitais, por exemplo, pode ser muito conveniente e um grande aliado no processo de ensino e aprendizagem.

No âmbito tecnológico, continuamente surgem mecanismos para colaborar com professores e alunos no processo de ensino e aprendizagem. Visto que os discentes possuem uma maior facilidade de aprendizado com recursos visuais, justifica-se a aplicabilidade de instrumentos tecnológicos, como, por exemplo, o computador, na construção do saber dos alunos, de modo que os mesmos sejam os protagonistas  no processo de ensino e aprendizagem. Dessa forma, ressalta-se a aplicação do computador como ferramenta educacional, como o instrumento que possibilita ao aluno o desenvolvimento de alguma prática e, em consequência, o aprendizado acontece (Valente, 1993).

A respeito do uso do computador na educação, Seymour Papert fundamentou a abordagem construcionista de sua utilização. Segundo essa abordagem, o computador deve ser utilizado como um instrumento de auxílio na educação, uma ferramenta de aprendizagem por meio da qual o indivíduo aprenda a se apropriar do conhecimento. Nesse contexto, o professor atua como um mediador do processo de aprendizagem, devendo ser inovador e criativo, para estimular a participação e atuação dos alunos, resultando na construção do conhecimento por intermédio do computador, onde os mesmos serão capazes de relacionar, por meio da máquina, suas vivências com as experiências escolares de modo a obterem uma melhor visualização e compreensão do que aprendem no ambiente escolar, podendo transportar tal conhecimento para o cotidiano (Papert, 1994).

Os simuladores podem ser tomados sob uma visão construcionista, visto que os alunos têm a possibilidade de esboçar seu próprio conhecimento por meio de comandos, gerando e testando suas hipóteses (Medeiros; Medeiros, 2002).

De acordo com Papert (1980), o sistema educativo, diante dos avanços tecnológicos, deve modificar a perspectiva de ensino em relação à educação tradicional, considerando a versatilidade dos recursos tecnológicos. Não é viável nem proveitoso tentar configurar o ensino computadorizado nos moldes do tradicional. O computador é um instrumento que traz consigo uma gama de novos recursos, porém é preciso que novos métodos e formas de ensino sejam adotados para que esses recursos sejam proveitosos.

Desse modo, é imprescindível a implementação da tecnologia no âmbito educacional, conforme declara Souza (2015, p. 8):

Busca-se introduzir este recurso tecnológico atual e de uso crescente, como mais uma ferramenta que poderá auxiliar o processo ensino aprendizagem. Além de tornar as aulas mais dinâmicas e interessantes os recursos tecnológicos são um poderoso aliado em diversas disciplinas. A exemplo, temos a simulações computacionais que possuem um grande apelo visual despertando a curiosidade e a vontade de aprender coisas novas. Propicia a visualização de características dos fenômenos físicos reais ou ideacionais e permite que o aprendiz modifique condições para melhor observação e análise.

Contudo, Valente (1999) não dispensa a intervenção do professor no processo de ensino e aprendizagem, desempenhando a função de nortear as estratégias de ensino:

Portanto, por si só a simulação ou modelagem não cria a melhor situação de aprendizado. Para que a aprendizagem ocorra, é necessário criar condições para que o aprendiz se envolva com o fenômeno e essa experiência seja complementada com elaboração de hipóteses, leituras, discussões e uso do computador para validar essa compreensão do fenômeno. Nesse caso, o professor tem o papel de auxiliar o aprendiz a não formar uma visão distorcida a respeito do mundo (que o mundo real pode ser sempre simplificado e controlado da mesma maneira que nos programas de simulação) e criar condições para o aprendiz fazer a transição entre a simulação e o fenômeno no mundo real. Essa transição não ocorre automaticamente e, portanto, deve ser trabalhada (Valente, 1999, p. 80).

No que tange à elucidação dos conceitos de aquecimento global e efeito estufa, acredita-se que o uso de simuladores contribua para que ambas as concepções sejam esclarecidas e para que se proporcione aos alunos uma nova consciência, possibilitando enxergarem o mundo a sua volta de modo interativo e dinâmico, até mesmo no caso dos fenômenos biológicos, químicos e físico. Assim, munidos de informação e dinamismo, os estudantes poderão assumir novos posicionamentos e tomar iniciativas que visem delinear um novo curso de desenvolvimento e sustentabilidade para a sociedade e para o mundo (Silva, 2014).

Metodologia

O presente estudo foi realizado no Colégio Estadual Maria Leny Vieira Ferreira Silva, localizado no município de São José de Ubá, situado na região noroeste do estado do Rio de Janeiro. O experimento foi realizado durante o mês de novembro do ano de 2018, enquanto os alunos estavam cursando o último bimestre do ano letivo. A amostra compreendeu duas turmas de alunos da segunda série do Ensino Médio do turno matutino, com idades entre 16 e 19 anos.

Num primeiro momento, foi empregado um questionário aos alunos, contendo 10 questões objetivas e discursivas (o questionário está no Apêndice A). As duas primeiras indagavam a idade e sexo dos alunos; as questões de 3 a 7 continham afirmações que provocavam os alunos a concordarem ou não com o que se afirmava em cada uma; as questões 8 e 9 eram discursivas e procuravam levantar a percepção dos alunos quanto aos conceitos de aquecimento global e efeito estufa; e, por fim, a última questão buscava investigar se os alunos acreditavam que recursos tecnológicos, como simuladores, poderiam auxiliar na compreensão dos conceitos anteriormente citados.

Após a resolução do questionário, foi utilizado um simulador PhET, que pode ser acessado no site da Universidade do Colorado. Para a exibição do simulador, foi utilizado um datashow e um computador. A simulação buscou facilitar o entendimento dos conceitos de aquecimento global e efeito estufa, e corrigir a distorção conceitual que existe a respeito desses dois fenômenos, demostrando como cada um dos gases estufa age na atmosfera.

Uma vez feita a demonstração com o simulador, o questionário foi reaplicado visando mensurar se houve algum esclarecimento e melhoria da compreensão acerca dos dois conceitos.

Resultados e discussão

Quanto aos questionários, formaram o público amostral 31 alunos, dos quais 58,1% pertencia ao sexo feminino, e 41,9% ao sexo masculino. Com relação à faixa etária, a maioria dos alunos, mais precisamente 64,5%, tinha 17 anos.

Com relação a cada uma das demais questões, no primeiro momento, os seguintes resultados foram obtidos:

• Questão 3: quando interrogados a respeito do efeito estufa, se era esse um processo natural e que trazia benefícios para a vida na Terra, 74, 2% dos alunos concordaram; 16,1% disseram discordar; e 9,7% não souberam responder.
• Questão 4: quando os discentes foram questionados a respeito da eficácia do efeito estufa, isto é, se a vida na Terra seria a mesma caso esse processo não existisse, 74,2% dos alunos disseram discordar; enquanto 12,9% concordaram com a afirmativa; e 12,9% não souberam responder.
• Questão 5: uma vez interrogados se eram os gases estufa os responsáveis por manter a temperatura da Terra constante, 61,3% dos alunos disseram concordar; 22,6% discordaram; e 16, 1% não souberam responder.
• Questão 6: essa questão trouxe uma pequena lista de gases, afirmando que todos se tratavam de gases estufa; inclusive o oxigênio, que não faz parte dessa classificação. Com relação a esse questionamento, 74,2% disseram concordar; enquanto 19,4% discordaram; e 6,4% não souberam responder.
• Questão 7: essa questão investigava se os alunos sabiam da inter-relação existente entre o processo de efeito estufa e o aquecimento global, afirmando que esse grave problema ambiental não mantinha nenhuma espécie de ligação com o efeito estufa. Como resultado, 58,1% dos discentes discordaram; 22,6% concordaram; e 19,4% não souberam responder.
• Questão 8: nessa questão pedia-se que os alunos esboçassem o conceito de efeito estufa; e um elevado percentual de alunos, 64,5% não souberam responder. Houve também, um grupo de alunos que deu respostas como: “Deixar a temperatura da Terra equilibrada”; “Manter a temperatura da Terra”; “É um processo natural benéfico para a vida”; “É a mistura de gases que mantém a temperatura terrestre” e “É um processo que permite a terra a não esquentar muito, ela regula a temperatura”. Esse grupo correspondeu a 22, 6% dos alunos. E ainda, 12,9% dos discentes deram respostas muito discrepantes como “É o resultado da movimentação da terra”; “São árvores, plantas, que fazem nosso planeta ter oxigênio”; “Ele libera o gás que é bom pra vida na Terra” e “O aquecimento estufa é bem parecido com o de aquecimento global, todos necessitam de gases”. Como se pode perceber, a maioria dos alunos não sabia do que se tratava o tema; e aqueles que ainda esboçaram uma resposta próxima da correta, fizeram-no desarticulada e superficialmente, citando, na maioria das vezes, a função do efeito estufa, mas sem conceituá-lo, de fato.
• Questão 9: essa questão requeria o conceito de aquecimento global e 71% dos alunos não souberam responder; enquanto outros 19,3% deram respostas como “São gases que poluem o ambiente fazendo a temperatura do ambiente aumentar”; “É o processo que ocorre se a natureza for mal tratada, como o desmatamento”; “A emissão de gases poluentes aumentam a potência do efeito estufa, ocasionando o aquecimento global”; “É a alta temperatura terrestre causada pela poluição à camada de ozônio” e “É um processo que a terra esquenta através de gases poluentes”. Percebe-se que houve uma tentativa, por parte desses alunos, de conceituar o aquecimento global; porém, as respostas ficaram com algumas descontinuidades e houve grande confusão com relação à interferência da poluição. Por último, 9,7% dos alunos propuseram respostas destoantes como “Quando acontece o deterioração da camada de ozônio como a poluição da Terra”; “É um processo, onde ações do ser humano ajudam a abrir um ‘buraco’ na atmosfera e com isso a temperatura se eleva” e “As geleiras derretem”.
• Questão 10: a última questão indagava se os alunos acreditavam que o uso de recursos, como simuladores, poderia auxiliar no processo de ensino e aprendizagem de conceitos como efeito estufa e aquecimento global. Como resposta, 90,3% dos alunos acreditavam que sim, e 9,7% acreditavam que não.

Os resultados dessa pesquisa vão ao encontro daqueles encontrados por Cabecinhas et al. (2006) e Barros e Pinheiro (2013), os quais também chegaram à conclusão de que há uma confusão conceitual no que concerne ao aquecimento global e seus problemas adjacentes, uma vez que as pessoas, de um modo geral, sabem muito pouco sobre as reais causas desses problemas. Um ponto indicativo dessa dificuldade é a citação da destruição da camada de ozônio como mudança climática ligada ao aquecimento global.

Outro estudo também realizado por Barros e Pinheiro (2017) demonstrou o quão deficitária é a abordagem do tema entre os alunos, visto que obtiveram respostas como: “O aquecimento global está ocorrendo muito por causa de um grande acúmulo de lixos”.

Após a primeira aplicação do questionário, foi feita a demonstração do simulador, sendo esclarecidos a real função dos gases estufa e como os processos de efeito estufa e aquecimento global ocorrem. Posteriormente, quando o questionário foi reaplicado, os resultados foram os seguintes:

• Questão 3: 96,8% dos alunos disseram concordar que o efeito estufa é um processo natural e benéfico para a Terra, enquanto 3,2% disseram discordar.
• Questão 4: 90,3% dos discentes disseram discordar que viveríamos do mesmo modo na ausência do processo de efeito estufa, enquanto 9,7% disseram concordar.
• Questão 5: 100% dos alunos concordaram que os gases estufa eram responsáveis por manter a temperatura terrestre constante.
• Questão 6: 64,5% concordaram que o gás oxigênio era um dos gases estufa (inacuradamente), enquanto 35,5% discordaram.
• Questão 7: 80,6% dos discentes discordaram que o aquecimento global não mantinha nenhuma correlação com o efeito estufa, enquanto 19,4% concordaram.
• Questão 8: 22,6% dos alunos não souberam responder qual seria o conceito de efeito estufa, enquanto 58% deram respostas que demonstraram uma boa percepção a respeito do tema proposto, por mais de que modo superficial. Esses alunos deram respostas como: “É um processo natural da terra que mantém a temperatura constante”; “É um efeito natural que existe na terra e sem ele não existiria vida na terra”. Houve ainda uma percentagem de 19,4% dos alunos que redigiram respostas mais elaboradas, como: “É um processo natural que envolve gases como: metano, vapor de água, gás carbônico, com o objetivo de manter a temperatura da Terra estável” e “Mecanismo natural que mantém a temperatura da Terra equilibrada por meio de uma camada de gases estufa, como gás carbônico, metano, vapor de água, entre outros”.
• Questão 9: a presente questão pediu o conceito de aquecimento global e 35,5% dos alunos não souberam responder; enquanto 48,4% responderam de modo simplificado, porém, atendendo aos requisitos do tema com respostas como “É a intensificação do efeito estufa e ocorre em função das ações do ser humano”; “É a intensificação do efeito estufa. O aquecimento global pode causar danos na terra”; e ainda, houve um percentual de 16,1% dos alunos que compuseram respostas mais estruturadas como “É a intensificação do efeito estufa, devido à ação humana na Terra, como queimadas, que aumentam a quantidade de gases na atmosfera, consequentemente ‘prendendo’ mais calor na Terra”; “É um processo que as ações humanas fazem com queimadas, poluição, etc. aumentando a temperatura da Terra, aumentando assim as catástrofes”.
• Questão 10: 100% dos participantes disseram concordar que o uso de recursos tecnológicos, como simuladores, poderia auxiliar no aprendizado de conceitos como os de efeito estufa e aquecimento global.

Como se pode observar nas Figuras 2 e 3, após a exposição do simulador, houve uma notável melhoria na percepção do tema pelos alunos, em relação ao momento anterior ao uso do simulador de efeito estufa.

Os resultados do presente estudo vão ao encontro dos encontrados por Barbosa et al. (2014), em que foi usado o mesmo simulador para auxiliar na compreensão do efeito estufa, resultando em uma experiência proveitosa para os alunos, que passaram a entender melhor o fenômeno e a distinguir os gases responsáveis pelo efeito estufa. 

Considerações finais

Conforme exposto ao longo deste trabalho, a consciência a respeito do agravamento do aquecimento global é de grande relevância, visto que é um assunto de interesse público e que está relacionado à seguridade de sobrevivência no nosso planeta. Assim sendo, pode-se afirmar que o presente trabalho contribuiu de maneira significativa para os alunos participantes, dado que houve uma visível melhoria da percepção dos mesmos acerca do tema supracitado e de seus conceitos adjacentes, tais como o efeito estufa, já que os discentes, em sua quase totalidade, passaram a reconhecer este último como sendo natural e benéfico para o planeta, distinguindo-o do conceito de aquecimento global, bem como reconhecendo a real função dos gases estufa.

Para tanto, a utilização do simulador PhET foi de fundamental importância, visto que o mesmo proporcionou efeitos visuais que estimularam a atenção dos alunos, assim como sua curiosidade, ao passo que permitiu a tangência dos conceitos trabalhados e, com isso, contribuiu para o aprendizado dos participantes, bem como para o desenvolvimento de sua criticidade.

Os resultados do presente estudo demonstraram ainda que, mesmo tratando-se de um tema de ampla divulgação midiática, o aquecimento global ainda necessita ser trabalhado com mais profundidade.

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Apêndice A