A curiosidade faz parte da natureza humana, já que desde a infância as pessoas buscam respostas para indagações. As pessoas analisam, perguntam, respondem e finalmente descobrem. No entanto, algumas explicações são complexas e inacessíveis para o público leigo. Isso não significa que eles são incapazes de entender o assunto em questão, apenas demonstra que a ciência precisa se expandir a fim de se tornar inclusiva. Dessa forma, a impressora 3D foi testada como uma ferramenta potencializadora do aprendizado, mostrando que o conhecimento científico vai além do universo acadêmico.
Nesse artigo, trazemos um pouco mais de metodologia com informações técnicas e esperamos que vocês possam usar as dicas para formatar seus produtos em sala de aula. Não deixem de curtir a revista e nos contar o que conseguiram realizar com nosso material. Então, leiam e compreendam um pouco mais sobre os métodos.
Metodologia e método
Neste estudo piloto, testamos materiais e métodos propostos na pesquisa inicial para ajustá-los (SILVA et al., 2015). Essa metodologia possibilitou avaliar e aprimorar instrumentos e procedimentos, a fim de reaplicá-los em maior escala (BARBOSA et al., 2019). Portanto, escolhemos essa abordagem metodológica para levantar aspectos positivos e negativos sobre a confecção dos materiais 3D e sua aplicação pedagógica, a fim de aperfeiçoá-los para reutilização futura.
O estudo consistiu em duas etapas. Na primeira, imprimimos e, às vezes, pintamos os modelos 3D (Figura 1). Essa fase ocorreu no laboratório ou em casa. Na segunda etapa, apresentamos as peças aos discentes e aplicamos testes pré e pós-exposição para avaliar a eficácia da impressora 3D como ferramenta de ensino. Essa última fase da pesquisa foi realizada em uma instituição especializada para crianças, adolescentes e jovens.
Impressão das peças
Nessa primeira etapa, utilizou-se uma impressora MakerBoth Replicator 2, a qual continha filamentos do polímero termoplástico PLA (ácido polilático), para imprimir os protótipos a 230°C. Os modelos foram retirados gratuitamente da internet, sendo a maioria do repositório Thingiverse. Posteriormente, os poucos arquivos que não estavam no formato STL (Stereolithography file format) foram convertidos a ele utilizando o aplicativo 3D BUILDER. Em seguida, os modelos foram transformados em X3G (3D print file) no software da própria impressora. Logo após, as peças foram impressas e, em alguns casos, coloridas.
No entanto, antes de qualquer produção, para garantir a qualidade das peças passava-se spray aderente na mesa da impressora e em intervalos de três a cinco fabricações lavava-se essa plataforma com água corrente. Este estudo foi direcionado à impressão de peças. Dentre os modelos produzidos estavam: lobos direito e esquerdo do cérebro, tronco encefálico, cerebelo, neurônio, orelha interna e externa, astrócito, e olho anatômico.
Aplicação
Na segunda parte deste estudo piloto, expusemos os modelos impressos aos alunos do primeiro ano do ensino médio. Essa fase da pesquisa foi dividida em cinco etapas: teste pré-exposição, exposição, teste pós-exposição, modelagem e avaliação. Um total de 33 alunos participaram inicialmente, sendo 20 da primeira instituição e 13 da segunda. É importante destacar que as perguntas em ambos os questionários eram as mesmas e abordavam conceitos neuroanatômicos básicos (Quadro 1). Além disso, 19 adolescentes realizaram as fases de modelagem e avaliação (Figura 2).
A etapa de exposição do conteúdo foi realizada utilizando o Power Point e projetada em uma tela. Neste contexto, os apresentadores abordaram a neuroanatomia básica com foco nos sentidos da Visão e da Audição, já que a quantidade de peças impressas relacionadas a eles era maior. Conforme o assunto era exposto, os alunos analisavam os modelos 3D. Além disso, é importante destacar que durante a apresentação, houve um enfoque nos itens relacionados às perguntas do teste recém realizado, porém, sem revelar as respostas aos alunos. Por fim, além do conhecimento neuroanatômico, os jovens tiveram contato com explicações superficiais de algumas doenças, como Labirintite e Alzheimer, já que estão relacionadas aos modelos impressos (ouvido interno e hipocampo – presentes no lobo temporal, sistema límbico).
As etapas seguintes ao teste pós-exposição envolveram um número menor de alunos. Para a modelagem, os adolescentes foram divididos em grupos de dois a quatro indivíduos. Nesta fase do trabalho, os alunos receberam argila de modelagem caseira e escolheram uma das peças impressas para reproduzir. Neste contexto, é interessante notar que a grande maioria da turma escolheu reproduzir o astrócito, já que foi considerado o modelo mais fácil de ser feito. Por outro lado, houve aqueles que optaram pela orelha externa, cerebelo e neurônio. Por fim, na etapa de avaliação, os alunos foram orientados a avaliar o estudo piloto realizado, atribuindo uma nota de zero a dez.
Resultados
Esse estudo piloto imprimiu protótipos neuroanatômicos em 3D e, para isso, utilizou-se 238,46 gramas de filamento e gastou-se 65,77 reais sendo 35,77 de material e 30 de modelagem (Quadro 2). Ressalta-se que a maioria dos modelos não tiveram problemas durante a produção. No entanto, modelos com base pontiagudas ou irregular, como o lobo direito do cérebro e o cerebelo, apresentaram pequenos “emaranhados” de filamento (Figura 1. Imagem j). Tais imprevistos ocorreram, devida a configuração inadequada, visto que faltou a utilização dos sistemas “BASE LAYER: RAFT” e “SUPPORT” no software da MakerBot Replicator 2. A correção de tal erro ocorreu rapidamente, e assim, as peças foram impressas como o desejado.
Os resultados deste estudo piloto demonstram que os objetivos iniciais do mesmo foram cumpridos. Por exemplo, a eficácia da impressora 3D como ferramenta pedagógica capaz de tornar palpáveis assuntos complexos é evidenciada com desempenho estudantil 25% maior no teste pós-exposição. Outrossim, os questionamentos feitos pelos discentes sugerem que o interesse pelo conhecimento científico foi instigado neles. Posto que, os alunos puderam relacionar os modelos 3D e a explicação sobre o tema com doenças, muitas vezes presentes em seus familiares, como o Alzheimer e a Labirintite. Além disso, os adolescentes demonstraram apreciar essa nova forma de ensino.
Quanto à fase de confecção de materiais, não houve grandes problemas com os protótipos impressos. Embora o manuseio da impressora 3D não seja tão complexo, aconselha-se o conhecimento mínimo sobre o tema, a fim de se evitar erros banais, Já na fase de aplicação, foi possível analisar a dificuldade encontrada pelo ensino tradicional de tornar a ciência palpável ao meio não científico. Parte desse obstáculo ocorre pois o método educacional vigente não respeita os diversos tipos de memórias existentes entre os alunos. Assim sendo, por exemplo, discentes “sinestésicos”, cuja aprendizagem é maior com atividades que envolvem o tato, são lecionados da mesma forma que discentes “auditivos”, os quais possuem aumento do desempenho com explicações sonoras.
Dessa forma, o melhor aproveitamento da aula fica restrito a alguns indivíduos apenas. Tal problema não ocorreu neste projeto, pois o mesmo permitiu aos juvenis visualizarem, ouvirem, escreverem e manusearem as peças 3D, contemplando, então, amplas formas de aprendizagem.