Humanidades

Os kits de química em casa permitem que os alunos criem experiências de laboratório remotamente
A equipe de química de Stanford oferece aprendizado prático para alunos remotos.
Por Sandra Feder - 08/08/2020


Domínio público

Quando ficou claro na primavera passada que aulas presenciais e laboratórios não seriam mais possíveis devido ao COVID-19, Jennifer Schwartz Poehlmann, professora sênior do Departamento de Química, começou a fazer um brainstorming. Ela queria explorar como manter a integridade e o aprendizado prático rigoroso que faziam parte da sequência introdutória de química de graduação que ela lecionava na Escola de Humanidades e Ciências nos últimos 10 anos.

“Acredito que os alunos precisam ter uma química prática se quiserem entendê-la”, disse Poehlmann. “Quando entramos no modo remoto, os alunos não tiveram a oportunidade de interagir, observar e aprender com esses fenômenos em primeira mão.” 

Para muitos alunos, essa sequência é a porta de entrada para futuras aulas de química, sejam eles formados em química, engenheiros, alunos de pré-medicina ou cursem outras especialidades.

Em um esforço para trazer algum tipo de experiência prática para os alunos remotos do período de verão, Poehlmann e a gerente de laboratório Amanda Nelson passaram grande parte do mês de março procurando kits de laboratório disponíveis no mercado. Mas eles determinaram que os kits pré-embalados não eram apenas inacessíveis para estudantes universitários,  eles não correspondiam a seus objetivos de aprendizagem completos e teriam exigido que  a equipe de química mudasse o currículo.

Os cursos de laboratório regularmente incluem taxas para cobrir os materiais, e Poehlmann e Nelson esperavam fornecer um kit de laboratório sem aumentar substancialmente os custos para os alunos.

“Stanford já tem um projeto de laboratório proeminente que foi desenvolvido na última década por nossos professores e palestrantes como parte integrante do curso para tornar tangíveis alguns dos conceitos químicos mais abstratos”, disse Nelson. “Resumindo, os produtos práticos de terceiros não correspondiam ao nosso currículo e eram mais caros.”

Então eles decidiram criar seus próprios kits. 

Projetando os kits 

Criar e enviar pelo correio um kit acessível e apropriado para experimentos caseiros acabou sendo uma tarefa gigantesca. Primeiro, Nelson teve que identificar e localizar suprimentos de laboratório, incluindo copos de plástico e um conjunto de tubos de ensaio que não quebraria no correio. 

“Então, havia o Monte. Everest dos desafios: segurança ”, disse Nelson. Trabalhando em estreita colaboração com o escritório de Saúde e Segurança Ambiental (EH&S) de Stanford, Poehlmann e Nelson redesenharam os experimentos para serem educacionalmente envolventes, mas incluíram materiais seguros e estáveis ​​o suficiente para acomodar uma variedade de ambientes domésticos. 

Como os alunos podem ter pessoas mais jovens em suas casas, a equipe também planejou que os produtos químicos fossem em pequenas quantidades, embalados em recipientes à prova de crianças. Eles também precisavam garantir que os produtos químicos usados ​​nos “laboratórios” domésticos pudessem ser descartados com segurança.

Finalmente, sua proposta foi aprovada. “Nas últimas semanas do trimestre da primavera, preparamos, embalamos e despachamos 25 kits em questão de dias”, disse Nelson. 

Uma Experiência de Sucesso 

Os alunos matriculados na sequência 31A – B de Química Geral neste verão puderam fazer experimentos em casa usando sais não perigosos, como cloreto de cálcio e bicarbonato de sódio, leite de magnésia e repolho em pó de seus kits. O pó da couve é uma adição colorida, pois muda de cor com base na reação que ocorre. 

“É feito de repolho cozido e você pode concentrá-lo”, explicou Poehlmann. “Portanto, sempre que ocorre uma reação - seja ligeiramente ácida ou básica, ou mesmo se for neutra, o indicador de pó de repolho muda de cor. Dá um belo visual que ajuda a iluminar a química que os alunos estão observando. ”

A aula inteira, incluindo as seções de laboratório, ocorre no Zoom, de forma que os alunos estão executando seus experimentos ao mesmo tempo que seus colegas, com seu instrutor e assistentes de ensino virtualmente presentes. Com um pequeno grupo participando neste verão, a aula é ministrada ao meio-dia, horário do Pacífico, o que funcionou para os participantes.

Os professores assistentes, que foram autorizados a trabalhar em laboratórios no campus, demonstram as partes mais complexas ou perigosas dos experimentos que podem exigir precauções de segurança adicionais, como um exaustor de laboratório para ventilação ou eliminação de resíduos especiais. 

Por exemplo, para explorar tendências periódicas na reatividade de metais, o kit doméstico inclui pequenos pedaços de cálcio e magnésio. Mas o laboratório, conforme projetado originalmente, inclui testes de lítio, sódio e potássio também. Eles são tão reativos na forma de metal puro que podem pegar fogo ao interagir com a água, portanto, esses materiais não poderiam ser enviados aos alunos. Em vez disso, os alunos conduzem os dois primeiros experimentos com cálcio e magnésio em casa e, em seguida, observam os TAs remotamente enquanto realizam as reações com os metais mais reativos no laboratório.  

Os alunos contam ainda com balança própria, placas de agitação, medidores de pH e condutividade, cilindros graduados para medições precisas e balões, que são utilizados em diversos experimentos, inclusive um que demonstra as estruturas tridimensionais das moléculas. 

O árduo trabalho de concretizar os kits foi recompensado pelo feedback dos alunos. “Tem sido bom ter uma experiência mais prática e prática com a química em nossas próprias casas”, disse a aluna do segundo ano em ascensão Amaris Lewis, que está em Nova Orleans, LA. “Como estou fazendo coisas como preparar ou aquecer soluções, ajuda eu mesmo fazer esses processos passo a passo, e entender por que os experimentos são feitos de uma forma tão específica realmente ajuda os conceitos da aula a ganhar vida.”
 
Talvez a maior vantagem de ter realizado o enorme esforço de enviar os kits aos alunos neste verão seja a vantagem que isso dá ao grupo de ensino na preparação para o trimestre de outono. 

Durante o ano letivo, os alunos de Química Geral 31A – B e 31M, Princípios Químicos: De Moléculas a Sólidos , se beneficiarão com os kits domésticos. E as seções serão ministradas em vários momentos ao longo do dia para ajudar a acomodar os alunos que estão em outros fusos horários.

“A inscrição no curso no outono é geralmente de 300–400 alunos”, explicou Poehlmann. “Um dos motivos pelos quais o pilotamos neste verão foi o conhecimento de que quase certamente estaríamos ensinando alunos remotamente no outono. Muitos deles serão calouros, e queríamos ter certeza de que eles tiveram uma ótima primeira experiência ao entrarem na química e na universidade em geral ”.

 

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