Quando ficou claro na primavera passada que aulas presenciais e laboratórios não seriam mais possa­veis devido ao COVID-19, Jennifer Schwartz Poehlmann, professora saªnior 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 sequaªncia introduta³ria 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 entendaª-la”, disse Poehlmann. “Quando entramos no modo remoto, os alunos não tiveram a oportunidade de interagir, observar e aprender com esses fena´menos em primeira ma£o.” 

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

Em um esfora§o para trazer algum tipo de experiência prática para os alunos remotos do período de vera£o, Poehlmann e a gerente de laboratório Amanda Nelson passaram grande parte do maªs de mara§o procurando kits de laboratório disponí­veis no mercado. Mas eles determinaram que os kits pré-embalados não eram apenas inacessa­veis para estudantes universita¡rios,  eles não correspondiam a seus objetivos de aprendizagem completos e teriam exigido que  a equipe de química mudasse o curra­culo.

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 tanga­veis alguns dos conceitos químicos mais abstratos”, disse Nelson. “Resumindo, os produtos práticos de terceiros não correspondiam ao nosso curra­culo e eram mais caros.”

Então eles decidiram criar seus pra³prios kits. 

Criar e enviar pelo correio um kit acessa­vel e apropriado para experimentos caseiros acabou sendo uma tarefa gigantesca. Primeiro, Nelson teve que identificar e localizar suprimentos de laboratório, incluindo copos de pla¡stico 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 escrita³rio de Saúde e Segurança Ambiental (EH&S) de Stanford, Poehlmann e Nelson redesenharam os experimentos para serem educacionalmente envolventes, mas inclua­ram materiais seguros e esta¡veis ​​o suficiente para acomodar uma variedade de ambientes domanãsticos. 

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 a  prova de criana§as. Eles também precisavam garantir que os produtos químicos usados ​​nos “laboratórios” domanãsticos pudessem ser descartados com segurança.

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

Os alunos matriculados na sequaªncia 31A osB de Quí­mica Geral neste vera£o puderam fazer experimentos em casa usando sais não perigosos, como cloreto de ca¡lcio e bicarbonato de sãodio, leite de magnanãsia e repolho em pa³ de seus kits. O pa³ da couve éuma adição colorida, pois muda de cor com base na reação que ocorre. 

“a‰ feito de repolho cozido e vocêpode concentra¡-lo”, explicou Poehlmann. “Portanto, sempre que ocorre uma reação - seja ligeiramente a¡cida ou ba¡sica, ou mesmo se for neutra, o indicador de pa³ de repolho muda de cor. Da¡ um belo visual que ajuda a iluminar a química que os alunos estãoobservando. ”

A aula inteira, incluindo as seções de laboratório, ocorre no Zoom, de forma que os alunos estãoexecutando seus experimentos ao mesmo tempo que seus colegas, com seu instrutor e assistentes de ensino virtualmente presentes. Com um pequeno grupo participando neste vera£o, a aula éministrada ao meio-dia, hora¡rio do Paca­fico, 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 tendaªncias peria³dicas na reatividade de metais, o kit domanãstico inclui pequenos pedaço s de ca¡lcio e magnanãsio. Mas o laboratório, conforme projetado originalmente, inclui testes de la­tio, sãodio e pota¡ssio também. Eles são tão reativos na forma de metal puro que podem pegar fogo ao interagir com a a¡gua, portanto, esses materiais não poderiam ser enviados aos alunos. Em vez disso, os alunos conduzem os dois primeiros experimentos com ca¡lcio e magnanãsio 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 balana§a própria, placas de agitação, medidores de pH e condutividade, cilindros graduados para medições precisas e balaµes, que são utilizados em diversos experimentos, inclusive um que demonstra as estruturas tridimensionais das molanãculas. 

O a¡rduo 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 estãoem 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 especa­fica realmente ajuda os conceitos da aula a ganhar vida.”

 

Talvez a maior vantagem de ter realizado o enorme esfora§o de enviar os kits aos alunos neste vera£o seja a vantagem que isso da¡ ao grupo de ensino na preparação para o trimestre de outono. 

Durante o ano letivo, os alunos de Quí­mica Geral 31A osB e 31M, Princa­pios Qua­micos: De Moléculas a Sa³lidos , se beneficiara£o com os kits domanãsticos. E as seções sera£o ministradas em vários momentos ao longo do dia para ajudar a acomodar os alunos que estãoem outros fusos hora¡rios.

“A inscrição no curso no outono égeralmente de 300–400 alunos”, explicou Poehlmann. “Um dos motivos pelos quais o pilotamos neste vera£o foi o conhecimento de que quase certamente estara­amos ensinando alunos remotamente no outono. Muitos deles sera£o calouros, e quera­amos ter certeza de que eles tiveram uma a³tima primeira experiência ao entrarem na química e na universidade em geral ”.