Humanidades

A arte da ciência lúdica
AnnMarie Thomas (PhD '07) é uma professora de engenharia mecânica que encontrou o trabalho de sua vida em um mashup de ciências e brincadeiras.
Por Judy Hill - 27/07/2020


AnnMarie Thomas usa um par de brincos caseiros de LED. No canto superior esquerdo, há um Squishy Circuit, uma das invenções de Thomas.

Esta história foi publicada no início da primavera de 2020, antes da atual pandemia de coronavírus colocar restrições à coleta em locais públicos.

Às 10 horas da manhã de uma recente manhã de dezembro, no Beckman Auditorium, quase mil crianças em idade escolar do condado de Los Angeles riem, gritam e ocasionalmente aplaudem enquanto observam o caos controlado que está sendo exibido na tela de vídeo na frente deles. Um minuto e meio de uma sequência de reação em cadeia digna de Rube Goldberg, uma bola de futebol cai no final de uma pista, atingindo uma prancha, o que faz com que um piano suspenso caia no chão, que aciona uma alavanca que envia uma compra desça uma rampa, vomitando seu conteúdo, o que (eventualmente) desencadeia uma marreta pendurada que esmaga uma TV, o que faz com que uma fileira de canhões salpique quatro músicos vestidos de branco com tinta colorida. 

O videoclipe que os alunos do ensino médio estão assistindo é " This Too Shall Pass " da banda de rock americana OK Go, e os quatro membros da banda estão no palco do Caltech para falar sobre como eles criaram esse e outros vídeos ao longo de seus 20 anos de carreira, incluindo um filmado em um avião em microgravidade e um filmado em 4,2 segundos e reproduzido em câmera lenta por quatro minutos (totalmente sincronizado com a música). Bombas de sal estourando, tinta voadora, guitarras explodindo e balões de água em erupção são abundantes, mas o mesmo acontece com as lições de matemática, física, dinâmica de fluidos e parábolas. 

As perguntas dos alunos variam de "Você sentiu vontade de vomitar quando estava com gravidade zero?" para "Como você descobriu a planilha para o vídeo em câmera lenta?" Guiar delicadamente a conversa é AnnMarie Thomas (PhD '07), professora de engenharia mecânica da Universidade de St. Thomas em St. Paul, Minnesota, que também dirige o OK Go Sandbox , um site gratuito para educadores que usa os vídeos musicais do OK Go como ponto de partida para ensinar às crianças os conceitos STEAM (ciência, tecnologia, engenharia, arte e matemática).

Os membros da banda de rock OK Go experimentam gravidade zero em seu
videoclipe “Upside Down & amp;  De dentro para fora."

Thomas conheceu o vocalista do OK Go, Damian Kulash, no TED2017 em Vancouver, British Columbia, quando Kulash falou sobre como a banda tem ideias para seus videoclipes. Thomas, que durante anos incluiu os vídeos da OK Go em seus planos de aula, esbarrou em Kulash enquanto ambos pegavam uma xícara de café após a conversa. Ela contou a Kulash o quanto gostou da apresentação dele e, três semanas depois, eles deram uma palestra na UCLA e começaram a montar o empreendimento OK Go Sandbox. Em menos de três anos, eles produziram quase 20 vídeos educacionais e uma série de material adicional para professores.

Se isso soa rápido, para Thomas, é um procedimento operacional normal. "Quando gosto de um projeto, passo rápido", diz Thomas. "E eu tenho uma incrível equipe de pesquisa de estudantes."

No corpo docente da Universidade de St. Thomas desde 2006, Thomas co-fundou e co-dirige o Centro de Ensino de Engenharia da universidade. Ela também é professora de empreendedorismo na escola de negócios de St. Thomas. 

“ As pessoas pensam que fazemos as coisas para as crianças. E é verdade ”, diz Thomas. “Eu amo crianças, mas realmente meu coração está em como podemos oferecer aos educadores maneiras de aproveitar o que estão fazendo, de se envolver e se envolver com o material. "


Por meio de seu grupo de pesquisa, chamado Playful Learning Lab , Thomas e sua equipe criam experiências práticas para alunos e educadores de pré-escola e ensino médio. Thomas também é o inventor de Squishy Circuits (um método para usar massas condutivas e isolantes caseiras para esculpir circuitos elétricos) e autor de vários livros, incluindo Making Makers: Kids, Tools e o futuro da inovação. 

Nas horas vagas, Thomas, que também possui um certificado em design sustentável, é uma ávida aéreaista, malabarista e, durante os verões em sua cidade natal, Nova Jersey, surfista. Ela e o marido, Chris Thomas (PhD '04), químico de pesquisa, têm duas filhas, Grace (9) e Sage (12), e sempre que os períodos de inatividade dos membros da família coincidem, eles jogam jogos de tabuleiro juntos no St. Paul. em casa ou passe a tarde em um quebra-cabeça local ou em uma sala de fuga.

Trabalhar com o OK Go parecia um ajuste natural para o brincalhão e enérgico Thomas. “A banda sabia que os professores usavam seus vídeos”, diz ela, “e isso os deixou super felizes, mas eles também sabiam que eram músicos, não educadores”. Thomas e seu laboratório forneceram os conhecimentos perdidos, pesquisando professores e concentrando-se em tópicos e temas a serem explorados por meio de guias do educador. Foi esse trabalho, em colaboração com a OK Go, que resultou na OK Go Sandbox.

"Damian é uma das pessoas mais criativas que eu já conheci", diz Thomas. "Um polímato." O estilo de trabalho deles é conversar com frequência, executar ideias de um lado para o outro e depois se reunir com a banda e uma equipe de filmagem, geralmente em Los Angeles, para gravar segmentos para o OK Go Sandbox.

Para “This Too Shall Pass”, o videoclipe inspirado em Rube-Goldberg, a equipe montou um vídeo nos bastidores. "Queríamos incentivar as crianças a fabricar suas próprias máquinas de reação em cadeia", diz Thomas. “E eu queria olhar mais de perto as máquinas simples. Você pode usar esse vídeo inteiro como uma caçada de máquinas simples, por isso temos isso nos recursos dos professores. ” 

Quando a equipe filma vídeos educacionais, eles sempre têm pelo menos um professor no set e todos os guias de recursos desenvolvidos pela OK Go Sandbox são testados pelos professores e, em seguida, são aprimorados em resposta aos comentários deles. “As pessoas pensam que fazemos as coisas para as crianças. E é verdade ”, diz Thomas. "Eu amo crianças, mas realmente meu coração está em como podemos dar aos educadores maneiras de aproveitar o que estão fazendo, de se envolver e se envolver com o material".

Thomas está igualmente focado em proporcionar a seus alunos de graduação experiências únicas na vida. O Laboratório de Aprendizagem Divertida é composto por estudantes de graduação, aproximadamente 30 no total, e eles são um grupo diversificado. "Cerca de um terço são estudantes de ciência da computação ou engenharia", diz Thomas, "e os outros dois terços são estudantes de uma mistura de comunicações, jornalismo, educação, negócios, finanças, marketing e música". 

AnnMarie Thomas faz parceria com pré-escolares e estudantes universitários para
projetar um projeto para o Works Museum, um museu infantil interativo em
Bloomington, Minnesota, focado em tecnologia e engenharia.

Schumacher, um júnior graduado em ensino fundamental na Universidade de St. Thomas e pesquisador líder em educação do Playful Learning Lab, diz: “AnnMarie me ensinou muitas coisas, mas o mais importante é a capacidade de aplicar as habilidades únicas de cada pessoa. pontos fortes em nosso trabalho. ” Para Schumacher, isso se traduziu em projetar exposições no Museu Infantil de Minnesota e em trabalhar em um guia para educadores de matemática para acompanhar o videoclipe de câmera lenta “The One Moment” do OK Go. 

Collin Goldbach, sênior em engenharia mecânica e pesquisador de engenharia do laboratório, trabalhou em projetos tão diversos quanto a incorporação de sensores e microcontroladores para acentuar o desempenho de trapezistas e a criação de livros pop-up em tamanho real para exposições em museus infantis locais. "Embora todos tenhamos capacidade de trazer mudanças, o efeito quando trabalhamos juntos é maior que a soma de suas partes", diz Goldbach, que acrescenta que aprendeu essa lição com Thomas. 

Como estudante de St. Thomas, Rachel Gehlhar trabalhou com Thomas em um projeto no restaurante três estrelas Michelin de Chicago, Alinea, para medir os voláteis orgânicos das trufas preto e branco. Ela diz que Thomas me deu "oportunidades de graduação para liderar um projeto de pesquisa em nível de pós-graduação e me conectou com pessoas que eu nem sonhava em conhecer sozinha". Gehlhar agora é aluno de Caltech no laboratório de outro ex-aluno de St. Thomas, Aaron Ames, professor de Engenharia Mecânica e Civil, Sistemas de Controle e Dinâmica de Bren. 

O Play, no Playful Learning Lab, é definido por Thomas como "alegria, capricho, surpresa e novas pessoas". As regras do laboratório são: "Seja gentil, jogue bem com os outros e limpe sua bagunça." Ao fazer com que seus alunos assumam a responsabilidade pelas operações de marketing, orçamentos, viagens e laboratório, bem como pelo trabalho de pesquisa e design, Thomas espera ajudá-los a desenvolver competência em muitas áreas.

Ela diz que está menos preocupada com as notas de seus alunos do que com o trabalho significativo que eles estão realizando. Quando ela era estudante, Thomas diz que se destacava em fazer projetos em sala de aula porque era capaz de organizar e reunir a combinação certa de pessoas. “Porém, se a turma não tivesse um componente importante do projeto, fosse uma aula de física ou matemática, eu lutei e não consegui um A e provavelmente nem um B.” 

Quando criança, Thomas tinha interesses bastante variados ("eu era um pouco estranho", ela admite) e, no ensino médio, estava convencido de que seria pintora, atriz ou música. Seu diploma de bacharel pelo MIT era em engenharia oceânica, mas ela ganhou um menor em composição musical. Enquanto estava na Caltech, apesar de seu doutorado em engenharia mecânica, ela também teve aulas no ArtCenter College of Design, até mesmo se tornando um membro do corpo docente em seu terceiro ano de pós-graduação, ensinando design e robótica com inspiração bioinspirada e colaborando em obras diretor de exposições Stephen Nowlin. 

“ Como você pega coisas que não parecem relacionadas, sejam elas música e codificação, física e circo, astros do rock e pré-escolares, ou química e chefs, e as esmaga de novas maneiras? "


Embora Thomas dificilmente fosse um aluno de pós-graduação típico da Caltech, ela diz que a experiência funcionou para ela em grande parte porque encontrou um conselheiro de compreensão no professor de engenharia mecânica Joel Burdick, que "me deixou fazer muitas coisas". Burdick, que chama Thomas de "um tornado com óculos", diz que soube desde o início que ela estava interessada em ensinar e alcançar o público, e incentivou o ensino no ArtCenter, bem como seu papel de liderança no Programa de Extensão em Robótica da Caltech. Ele não está surpreso que seu aluno de pós-graduação, trabalhador e produtivo, cuja tese envolvia propulsão a jato robótico, tenha continuado liderando e inovando. "O que me surpreende", diz ele, "é a capacidade dela de lidar com tantas coisas diferentes". 

Como Thomas conta, ela começou a encontrar seu verdadeiro chamado após a mudança para Minnesota, quando inventou os circuitos macios e isolantes como uma maneira de sua filha brincar com circuitos. Quando isso decolou, ela começou a perceber que havia encontrado seu ponto ideal. Na mesma época, ela ministrou uma aula sobre física das artes circenses, na qual os alunos aprendiam habilidades circenses, usavam sensores enquanto realizavam e depois analisavam os dados que gravavam. "E quando você é esse professor, outras coisas estranhas começam a acontecer", diz Thomas. 

Thomas brilha com orgulho enquanto fala sobre Code + Chords, os alunos do projeto de software em seu laboratório criaram e os prêmios e trabalhos publicados que resultaram dessa biblioteca de código-fonte aberto que cria exibições visuais em tempo real com base em entradas vocais. Ela se ilumina ainda mais quando descreve as oficinas de ciências que seus alunos realizaram na Metro Deaf School em St. Paul e como os alunos agora estão aprendendo a codificar usando o software de música do projeto anterior.

Acrescente a isso uma residência de cinco anos recém-estabelecida no Museu Infantil de Minnesota, onde Thomas e sua equipe passam um dia por semana estudando como as famílias interagem no museu e projetando novas exposições e experiências, além de uma parceria com a empresa espacial de Jeff Bezos, Blue Origin isso enviará desenhos de arte infantil para o espaço, e não é difícil entender por que um colega disse recentemente a Thomas: "Eu ficaria feliz com apenas um de seus projetos". "Eu também", respondeu Thomas ironicamente, embora ela também acredite que, como independentes, elas teriam menos impacto.

"Todos os projetos que faço estão relacionados", diz ela. “Aprender é curiosidade e reunir coisas incomuns. Como você pega coisas que não parecem relacionadas, sejam elas música e codificação, física e circo, astros do rock e pré-escolares, ou química e chefs, e as esmaga de novas maneiras? Esse é o nosso ponto feliz: pegamos todas essas coisas diferentes e tentamos vê-las de novas maneiras. ”

Por mais que seu trabalho se concentre no jogo, Thomas leva a colaboração a sério. Com muita frequência, diz ela, as pessoas dizem que colaboram quando estão simplesmente chamando alguém que possui o software certo ou conhece a equação matemática correta. "Isso não é colaboração", diz ela, "é consultoria". Ela só concordará com um projeto quando tiver uma "data de brincadeira" com as pessoas envolvidas e elas começarem a sonhar com ideias juntas. 

Naturalmente, dada a personalidade de Thomas, essas primeiras sessões de conhecer muitas vezes acabam sendo divertidas. Quando sua equipe estava pensando em trabalhar em um projeto de software de visualização de música com um grupo a cappella, ela insistiu em conhecer todos os membros do grupo primeiro. “Cheguei à cafeteria diante deles e liguei as colheres de café a uma placa de circuito para que elas pudessem tocar música com as colheres”, diz ela. "Com tudo o que faço, é sobre como você traz a peça para uma situação, seja um curso, um tópico ou um projeto." Ou uma reunião com um grupo a capella sobre software.