Embora a mudança repentina para o aprendizado remoto e híbrido tenha sido vista como um enorme desafio durante a pandemia do COVID-19, o interesse acadêmico e comercial no desenvolvimento criativo de aulas de laboratório on-line disparou desde então.
Pelo Instituto Americano de Física com informações de Phys.
No American Journal of Physics , pesquisadores do Pomona College, na Califórnia, desenvolveram um curso de laboratório de física de graduação on-line usando pequenos insetos robóticos chamados Hexbug Nanos (TM) para envolver os alunos em pesquisas científicas em suas casas.
Hexbug Nanos parecem besouros de cores vivas com 12 pernas flexíveis que se movem rapidamente de maneira semi-aleatória. Isso torna as coleções de modelos ideais de Hexbugs para explorar o comportamento de partículas que pode ser difícil para os alunos visualizarem. Para o curso de laboratório, os alunos usaram os Hexbugs que foram enviados a eles, juntamente com um smartphone e utensílios domésticos comuns.
“Descobrimos que a dependência inspirada na pandemia de experimentos simples e caseiros, ao mesmo tempo em que não enfatizava o uso de equipamentos sofisticados, permitia que os alunos alcançassem com mais eficácia os objetivos de aprendizado em laboratório, como projetar, implementar e solucionar problemas de um aparato experimental”, – disse a autora Janice Hudgings.
Os alunos primeiro concluíram um pequeno experimento para investigar a lei dos gases ideais, que descreve como a pressão, o volume e a temperatura de um gás estão relacionados. Eles usaram uma caixa retangular de papelão dividida por uma parede móvel, feita de papelão e espetos de bambu, que deslizavam ao longo do comprimento da caixa.
Vários números de Hexbugs foram colocados em ambos os lados da parede móvel para modelar dois gases de diferentes pressões. Os alunos usaram seus smartphones para registrar as “moléculas de gás” colidindo com a parede móvel. Um software de rastreamento de vídeo foi usado para obter a posição da parede em função do tempo enquanto ela se movia até que a pressão nas duas câmaras se equalizasse.
Os alunos então propuseram projetos de pesquisa semestrais de sua escolha, projetando experimentos usando Hexbugs para investigar conceitos em mecânica estatística e condução elétrica. Um projeto se concentrou no modelo de Drude, que usa a física clássica para descrever o movimento dos elétrons em um metal.
A configuração em casa incluía uma longa caixa de papelão retangular, com anéis de papelão de 2 polegadas em locais fixos usados para modelar defeitos no metal. A gravidade é aplicada levantando uma extremidade da caixa em relação à outra extremidade. Os “elétrons” do Hexbug são liberados perto do topo da caixa, espalhando-se aleatoriamente nos defeitos à medida que são gradualmente “conduzidos” pela caixa devido ao campo gravitacional.
“O experimento Hexbug fornece um modelo em macroescala claramente visível de transportadora em um fio que é consistente com o modelo Drude”, disse Hudgings.
Experimentos semelhantes do Hexbug também podem ser úteis como laboratório on-line ou presencial ou demonstrações de palestras em mecânica estatística, físico-química, biofísica ou eletromagnetismo introdutório.
Mais informações: Genevieve DiBari et al, Using Hexbugs (TM) to model gas pressure and electrical conduction: A pandemic-inspired distance lab, American Journal of Physics (2022). DOI: 10.1119/5.0087142
