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Capítulo 23 Alimentação, Sustentabilidade e Alfabetização Científica em Um Pacote? Oportunidades e desafios no uso da aquapônica entre jovens na escola, uma perspectiva dinamarquesa

1. 23.1 Introdução

   Original publication 2019 · Publicado pela primeira vez no FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   A produção e o consumo sustentáveis de alimentos são importantes desafios societais. Populações crescentes, escassez de terras aráveis e urbanização são fatores importantes nesta área, levando a um crescente interesse por novas tecnologias sustentáveis de produção alimentar, que não se limitam necessariamente a ambientes marítimos ou rurais. Aquaponics é uma dessas tecnologias que tem recebido maior atenção, em particular, uma vez que pode ser facilmente aplicada também em ambientes urbanos. Estas novas tecnologias, incluindo a aquapônica, também oferecem novas oportunidades como ferramentas de aprendizagem para pessoas de todas as idades, mas são particularmente atraentes para os jovens na escola. Este capítulo relata as descobertas do programa educacional Growing Blue & Green (GBG) que foi desenvolvido e testado em ambientes educacionais na área da Grande Copenhaga. Estudos adicionais também sugerem que parece haver potencial para o uso da aquapônica como uma forma chave de aprender sobre a produção sustentável de alimentos em um amplo espectro de disciplinas acadêmicas na escola, uma vez que ela pode ser facilmente integrada no currículo educacional existente. Alguns estudos têm examinado a aplicação da aquapônica em um contexto educacional. Graber et al. (2014) estudaram o potencial da aquapônica como método de produção de alimentos para áreas urbanas que ensinam questões de sustentabilidade de alunos do sétimo ano nas aulas de ciências. A ideia por trás do conceito era introduzir e treinar os alunos em “sistemas de pensamento” combinando o cultivo de peixe e plantas. Junge et al. (2014) mostraram que a capacidade dos alunos de pensar de forma sistemática melhorou significativamente como resultado. O estudo também sugeriu que, com base na aprendizagem social em grupos, os alunos desenvolveram maiores habilidades de trabalho em equipe. No entanto, além desses exemplos, a literatura aquapônica é relativamente limitada e a maioria dos artigos disponíveis tem focado nos aspectos tecnológicos dos sistemas. Este capítulo tenta preencher essa lacuna de conhecimento explorando as oportunidades de integração da tecnologia aquapônica na aprendizagem escolar e descobrir algumas das limitações, bem como as oportunidades.

   O capítulo baseia-se em três casos empíricos, em que a aquapônica foi aplicada nas escolas primárias na área da Grande Copenhaga. Isso inclui um estudo exploratório sobre as oportunidades educacionais na escola (Bosire et al. 2016), um estudo de viabilidade realizado entre professores (Bosire e Sikora 2017), bem como os insights da primeira parte de um estudo educacional Growing Blue & Green (Toth e Mikkelsen 2018).

   O objetivo deste capítulo é, portanto, introduzir e discutir intervenções aquapônicas educativas em que a aquapônica é usada em uma escola primária na Dinamarca e discutir como a teoria pode ser levada em prática. O capítulo discute o potencial da aquapônica para poder contribuir para a promoção de uma aprendizagem mais profunda sobre a produção urbana e sustentável de alimentos entre crianças em idade escolar, bem como as potencialidades para a criação de alfabetização digital através da adição de um sensoriamento digital autoregulador e ferramenta de manutenção, ou seja, a ferramenta eGbg.

2. 23.2 Fundação conceitual

   Original publication 2019 · Publicado pela primeira vez no FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   Apoiar o Desenvolvimento Sustentável (DP) do sistema alimentar através de esforços educacionais pode ser um bom investimento, uma vez que as crianças em idade escolar são os futuros decisores políticos e produtores.

   De acordo com Shephard (2008), educadores e especialmente educadores superiores têm tradicionalmente focado no domínio cognitivo da aprendizagem, sem muita ênfase sendo colocada no ensino primário. Consideramos que a utilização de ferramentas de aprendizagem adequadas ao nível do ensino primário pode ser um pilar essencial para a realização de mudanças positivas a longo prazo nas sociedades. Estes podem ser realizados através de abordagens alternativas de aprendizagem e ensino, diferentes das abordagens dedutivas tradicionais, tais como “aprender por fazer” e “aprender experiencial” pioneiras por Dewey (1997) em sua experiência de trabalho e educação. Em nosso trabalho de pesquisa, apresentamos um tipo de perspectiva dimensional extracurricular, onde adicionamos aos resultados de aprendizagem dos alunos, aproveitando o domínio afetivo, que se concentra em interesses, atitudes, apreciações, valores, mudanças de comportamentos e conjuntos ou vieses emocionais (Shephard et al. 2015). A aquapônica prática promete oferecer uma ferramenta prática de aprendizagem indutiva baseada em problemas para a educação.

   Todos os casos de estudo baseiam-se na ideia de Aprendizagem de Serviço (SL), onde os alunos usam o conhecimento acadêmico para atender às necessidades da comunidade, e o triângulo do conhecimento (educação, pesquisa e inovação), que fazem parte do ensino no programa Integrated Food Studies (IFS) da Universidade de Aalborg (Mikkelsen e Justesen 2015). O IFS também usa a Aprendizagem Baseada em Problemas (PBL), onde a aprendizagem é abordada com problemas abertos sem resposta absoluta, bem como abordagens SL. SL é uma abordagem pedagógica enraizada na ABP, bem como na abordagem de aprendizagem experiencial (McKay-nesbitt et al. 2012). Usando a abordagem SL, espera-se que os alunos se envolvam em projetos baseados nas necessidades, desejos e demandas das comunidades locais. O recente interesse em reformar as práticas e estratégias educativas faz do uso da aquaponia um componente importante no contexto educacional oportuna e relevante. Além disso, o uso de métodos indutivos como ABP e aprendizagem baseada em disciplinas (Wood 2003: Armstrong 2008), bem como a aprendizagem experiencial (Beard 2010; McKay-nesbitt et al. 2012), onde problemas e questões da vida cotidiana são utilizados para informar o processo de aprendizagem, está se espalhando. Esses conceitos são todos favoráveis para o ensino aquapônico. Além disso, a ideia de SL é compatível com o conceito de ensino aquapônico e com a recente Reforma Escolar Dinamarquesa (Ministério da Educação da Dinamarca 2014) que apresentam diretrizes sobre como integrar os aspectos práticos e teóricos do currículo.

   Embora existam vários sistemas aquapônicos que podem ser fornecidos por fabricantes e/ou sistemas sob medida projetados por consultores, a tecnologia aquapônica em princípio é bastante simples. Os princípios básicos podem assim ser bem compreendidos pelos alunos, e os sistemas podem ser projetados, construídos e monitorados pelos alunos usando uma gama de materiais e métodos, que vão do básico ao sofisticado. Tomando esta premissa, a aquapônica é, portanto, uma tecnologia que é altamente adequada para a abordagem do triângulo do conhecimento. A educação pode ser reforçada através da criação de ligações entre os três lados do triângulo do conhecimento, isto é, educação, investigação e inovação. O pensamento inovador sobre como a educação para a sustentabilidade pode ser implementada usando ferramentas educativas práticas leva o educador para a aquapônica: um método de produção de alimentos que é essencialmente uma integração simbiótica de duas disciplinas maduras — recirculando aquacultura e hidropônica em um sistema de produção, onde os peixes vivos geram nutrientes para a produção vegetal. Uma unidade simples do sistema aquapônico, como a mostrada na Fig. 23.1, foi criada em uma escola primária em Copenhague. A figura ilustra alguns dos componentes básicos utilizados com um breve detalhe sobre o seu princípio de funcionamento: um simples aquário onde a água no tanque de peixes é mantida a uma altura constante através de um design adequado para o conforto do peixe. Através de alguma ação de bombeamento de um tanque de reservatório situado abaixo do leito de cultivo, o excesso de água contendo resíduos de peixe é percorrido através de leitos de plantas, onde bactérias e outros micróbios são hospedados.

   

   Fig. 23.1 A aprendizagem aquapônica e a maquete experimental. A ilustração mostra a configuração, incluindo aquário de aquário e os dispositivos de monitoramento que são usados para medir o equilíbrio de todo o sistema. A última parte é o núcleo do objetivo de aprendizagem para os alunos. (Fotos: cortesia de Lija Gunnarsdottir)

   O cárter e o leito de cultivo atuam juntos como mecânicos e biofiltros, respectivamente, removendo sólidos e resíduos dissolvidos.

   A configuração na Fig. 23.1 ilustra um exemplo educacional prático, com foco na sustentabilidade, uma vez que fornece um exemplo prático de como os objetivos estabelecidos nos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) na Agenda 2030 da ONU para SD podem ser abordados (ONU 2015b). Objetivo número 2, que visa acabar com a fome, alcançar a segurança alimentar e melhorar a nutrição, e promover a agricultura sustentável, e o objetivo número 4, que se concentra em garantir uma educação inclusiva e equitativa e na promoção de oportunidades de aprendizagem ao longo da vida para todos (ONU 2015b). Essas questões cruciais podem ser incluídas na abordagem de Aprendizagem Baseada em Problemas (PBL) que foi desenvolvida no caso GBG. Baseada numa convicção comum de ter soluções tecnológicas para os problemas dos sistemas alimentares contemporâneos, a abordagem GBG contribui para uma demonstração de “modernização ecológica” nos processos de produção de alimentos. Através do desenvolvimento da didática para os temas eGbG de sustentabilidade e alfabetização alimentar, ficou claro que, para que esse sistema produza mudanças, existe a necessidade de uma plataforma adequada através da qual o conhecimento e as habilidades possam ser trocados entre os jovens e seus professores no ambiente escolar.

   Outros estudos têm demonstrado que a falta de alfabetização alimentar e nutricional entre os jovens é uma preocupação crescente (Vidgen e Gallagos 2014; Dyg e Mikkelsen 2016). Isto é particularmente preocupante, uma vez que as formas convencionais de produção de alimentos e os atuais motores persistentes da ciência e tecnologia têm alimentado a exploração global insustentável dos recursos da Terra, levando a inúmeros desafios dentro do sistema alimentar (FAO 2010; PNUD 2016). Além disso, o aumento da população mundial e a rápida urbanização sobrecarregaram o sistema alimentar. As Nações Unidas prevêem que a população mundial aumentará em mais de 1 bilhão de pessoas nos próximos 15 anos, atingindo 8,5 bilhões em 2030. Destes, a maioria (66%) está prevista para estar vivendo em cidades até o ano 2050 (ONU 2015a). Estas tendências, em combinação com o crescimento de hábitos alimentares não saudáveis e distúrbios relacionados com a nutrição, tornaram imperativa uma nova abordagem à nutrição alimentar e à agroliteracia na escola.

   Os insights do projeto GBG e os resultados de inúmeras entrevistas com professores e alunos mostraram que a aplicação bem-sucedida da tecnologia aquapônica depende do planejamento cuidadoso e da manutenção do sistema. A versão digital do GBG — o eGBG — foi desenvolvida para enfrentar esses desafios e usar as oportunidades relacionadas na promoção da alfabetização digital na escola. A idéia do eGbG se inspira na idéia de auto-regulação em sistemas biológicos. Baseia-se conceitualmente na ideia de autopoiese: referindo-se a um sistema capaz de se reproduzir e se manter. O termo introduzido pela primeira vez em 1972 pelos biólogos Maturana e Varela (1980) descreve a automanutenção química das células vivas [,](https://en.wikipedia.org/wiki/Cells_(biology)] e, desde então, o conceito tem sido aplicado em uma ampla gama de campos como cognição, teoria dos sistemas, e sociologia. No estudo eGBG, ilustrado pela configuração e componentes na Fig. 23.2, a qualidade da água, temperatura, oxigênio dissolvido, CO2, pH, amônia e teor de nitrito são medidos com sensores usando uma configuração eletrônica e digitalizada, seguida de uma regulação automatizada apropriada e ajustes para os níveis necessários ou definidos. Este sistema utilizado juntamente com um regime básico de manutenção permite que as crianças aprendam as Tecnologias da Informação e Comunicação (TIC), juntamente com as disciplinas de Ciência, Tecnologia, Engenharia e Matemática (STEM), além de uma compreensão mais ampla das práticas sustentáveis de agricultura urbana e bem-estar animal. O eGbG minimiza o erro humano e reduz a quantidade de recursos críticos, como o trabalho físico e as horas que seriam necessárias para o cuidado e manutenção de um sistema aquapônico equilibrado.

   

   Fig. 23.2 A configuração experimental eGbG. A ilustração mostra as duas partes do sistema. O próprio sistema aquapônico e os dispositivos de medição e o minicomputador utilizado para acompanhar a condição biológica do sistema eGbG

3. 23.3 Métodos

   Original publication 2019 · Publicado pela primeira vez no FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   No contexto deste capítulo, foram utilizadas três fontes de dados, incluindo (a) um estudo exploratório sobre as oportunidades educacionais na escola (Bosire et al. 2016), (b) um estudo de viabilidade realizado entre professores (Bosire e Sikora 2017) e (c) o estudo eGbG (Toth e Mikkelsen 2018).

   O primeiro estudo (a) foi realizado como uma exploração das oportunidades e desafios do uso da aquapônica como ferramenta educacional. O estudo teve como objetivo investigar em que medida faz sentido o uso da aquaponia no ensino escolar. Foram coletados dados de três (N = 3) entrevistas qualitativas independentes. Os informantes eram (1) um professor de biologia envolvido no ensino de ciências naturais na escola primária; (2) um empresário consultor, que também é um especialista aquapônico; e (3) um bioagricultor aquapônico local. O procedimento de análise dos dados foi inspirado na futura abordagem de workshop (Jungk e Müllert 1987), levando a uma categorização e avaliação de acordo com as três categorias de crítica, fantasia e estratégia.

   No segundo estudo (b), foi realizado um estudo de viabilidade na Escola Pública de Blågaard localizada no Município de Copenhaga, em cooperação com dois professores de biologia e um professor de física e com aprovação da administração escolar. O bio-agricultor e perito aquapônico local também estiveram envolvidos. Uma instalação aquapônica de baixo custo para o ensino foi desenvolvida usando um sistema simples de produção de alimentos “faça você mesmo” (DIY) e componentes prontos para uso. A ideia para este projeto e construção foi ilustrar que este tipo de tecnologia pode ser facilmente empreendida, e não é apenas para o crescimento urbano avançado, mas que também tem potencial para ser usado como uma ferramenta de ensino da ciência em ambientes mais humildes, como uma escola local. Uma vez que o orçamento da escola é limitado, o objetivo geral era concluir o projeto a baixo custo e encaixar cuidadosamente o sistema dentro dos requisitos dos currículos existentes.

   No terceiro estudo (c), um componente digital foi adicionado a uma versão melhorada do sistema aquapônico e o eGbG foi introduzido. O eGbG é um programa de aprendizagem baseado em aquapônica simples, e é projetado para criar insights de aprendizagem entre adolescentes. O foco especial do programa é nos princípios de ensino da produção sustentável de alimentos nas cidades e, ao mesmo tempo, facilitar a aprendizagem das TIC. A didática do programa visa mostrar como um sistema biológico como a aquapônica pode ser controlado, manobrado e auto-regulado usando sensores e mecanismos de feedback. Isso é feito conectando sensores que medem temperatura, pH e equilíbrio de nutrientes através de uma interface digital como Arduino. O eGbG desenvolveu uma ferramenta simples de agricultura urbana baseada em um pacote de aprendizagem para escolas onde os alunos podem aprender sobre esta tecnologia em aulas de biologia. Ao estudar como os sensores funcionam, eles têm a capacidade de aprender como as TIC podem ser integradas para monitorar e controlar um sistema biológico vivo.

   O programa educacional eGbG pode ser usado tanto em um curso interdisciplinar com TIC como tema ou nas disciplinas de biologia, física e química. Os componentes do eGbG são para um sistema aquapônico de baixo custo que foi desenvolvido para o contexto escolar como descrito anteriormente. Alguns dos elementos-chave foram fornecidos pela BioTeket, que é uma empresa com uma missão social e cultural com ênfase na tecnologia ambiental. BioTeket oferece uma série de workshops e eventos, dando aos cidadãos de Copenhaga a oportunidade de ganhar experiência com vida urbana sustentável. A montagem foi feita sob a supervisão técnica da empresa. De acordo com os currículos nacionais, as TIC no ensino fundamental são ensinadas não como uma disciplina autónoma, mas de forma transversal abrangendo várias disciplinas. A combinação de controle inteligente e baseado em sensores e sistema biológico parece, portanto, simples para este requisito. As tecnologias de agricultura urbana exigem um sistema de monitoramento com uma infinidade de sensores, uma vez que manter um sistema em equilíbrio requer medição contínua de temperatura, pH, etc. Para atender a este requisito, o eGbG foi desenvolvido em cooperação entre a Universidade de Aalborg, uma escola municipal em Albertslund, e o empresa BioTeket. O processo de desenvolvimento foi configurado como um estudo de pesquisa-ação onde os dados foram coletados juntamente com o processo de desenvolvimento.

4. 23.4 Descobertas e Discussão

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   1. A partir do primeiro estudo, os achados mostraram que visões de uma nova forma de ensino com inclusão da tecnologia moderna poderiam ser percebidas como uma vantagem em influenciar os processos transformacionais na escola. No entanto, este processo requer algumas considerações críticas, práticas e teóricas para a implementação do sistema para torná-lo bem-sucedido e sustentável a longo prazo. Algumas das questões positivas das perspectivas dos usuários incluíram uma ampla gama de aplicações nos temas da biologia, matemática, ciência e muito mais. Redução da poluição e uso eficiente de recursos; flexibilidade da configuração do sistema, por exemplo, em telhados; e produção de produtos gêmeos (biológicos\ *) (peixes e alimentos vegetais). As limitações potenciais incluíam restrições de tempo, falta de recursos financeiros, bem como a necessidade de cuidados e manutenção frequentes (\ * Na UE, a legislação vigente prevê que apenas os produtos vegetais cultivados no solo podem ser considerados “orgânicos”. Este não é o caso, por exemplo, nos EUA, onde os produtos aquapónicos podem ser cultivados organicamente e legalmente vendidos como orgânicos.)

   2. A partir do segundo estudo (b), o estudo de viabilidade, as experiências do estudo indicaram que o conceito de aprendizagem, a ideia geral e a didática se encaixam bem nos currículos educacionais e também nos projetos que a escola já havia planejado realizar no campo da sustentabilidade. A experiência mostrou que esse ensino precisa ser cuidadosamente planejado bem antes do tempo. Além disso, a ideia de uma abordagem do triângulo do conhecimento, trazendo a aprendizagem de serviços, a investigação universitária, uma pequena empresa e a equipa de aprendizagem para um projecto informal e uma rede de inovação, é uma forma frutífera de organizar o empreendimento. Além disso, a iniciativa conta com o apoio do município que considera o empreendedorismo e as abordagens inovadoras de aprendizagem como objetivos importantes.

   3. O terceiro estudo (c), o estudo eGBG, mostrou que a escola era de suporte e já tinha sensores recém-adquiridos para medir pH, temperatura, COSub2/Sub e oxigênio dissolvido (OD). Portanto, os dados poderiam ser conduzidos com um novo esforço mínimo de formação, uma vez que o corpo docente já estava bem preparado para coletar dados digitalmente. A escola, no momento do início do projeto, já planejava medir nitrato e amônia usando os sensores, uma vez que o conceito básico do ensino era aumentar o conhecimento, a habilidade e a competência em relação ao ciclo do nitrogênio. A ideia de criar tecnologia aquapônica e aplicá-la no ensino foi prontamente aceita pela escola, uma vez que a escola vizinha já tinha esse tipo de sistema de AP em funcionamento.

   Agradecimentos Graças aos professores de biologia Mette e Else na Escola Blågård no Município de Copenhaga, a Lilja Gunnarsdottir e os professores da escola Herstedlund, e a Inge Christensen do Centro de Natureza no município de Albertslund. Obrigado também a Viktor Toth, estudante da Integrated Food Studies, Universidade de Aalborg, por fornecer dados do estudo eGbG. Graças também a Tomasz Sikora e Kathrine Breidahl dos Estudos Alimentares Integrados que participaram do trabalho de campo. Agradecemos também ao proprietário e CEO Lasse Antoni Carlsen da Bioteket, Copenhague, por fornecer componentes e orientação no desenvolvimento do programa GBG.