sábado, 13 de junho de 2009

Molecular Workbench - Simulador Químico

Com o advento da computação gráfica, demonstrar conceitos físicos e químicos para alunos ficou mais fácil. Isso aumenta a taxa de aprendizagem tornando o ensino algo atrativo. O Molecular Workbench é um programa livre, feito em Java, que permite executar animações para fins didáticos. O programa não se restringe somente à interações químicas, mas também físicas, bioquímicas e matemáticas.

Esse programa é um navegador (browser) para o banco de dados das animações e bibliotecas disponíveis no site do projeto que são baixados quando um modelo ou uma animação é solicitada. O navegador pode ser executado diretamente do site ou pode ser baixado e executado diretamente do seu computador. O processo de instalação pode ser feito usando o recurso Java Web Start ou sem esse recurso bastando baixar o arquivo jar. Detalhes da instalação são encontrado no link download do projeto.

Com é feito em Java, pode-se executá-lo nas principais plataformas: Windows, MacOSX e Linux. Há também uma versão off-line caso você não tenha uma conexão com a internet (veja fim da página principal do programa em execução). Para ter uma idéia da interface e dos modelos, visite o link screenshots.

O que torna esse programa interessante é o seu motor de interação física, que permite animações de partículas, fluídos e dispositivos mecânicos. Ele também possui um motor de renderizações 3D que torna atrativa a visualização das moléculas. O browser possui uma interface agradável e intuitiva baseada em navegação por links.

Uma coisa que impressiona é o número de exemplos disponíveis. A lista é extensa e recomendo a visita ao site, baixar e experimentar o programa. A interface principal do programa está separada em dois. Do lado esquerdo há uma lista de alguns modelos em destaque, mas eles se encontram em Library of Models. Do lado direito há três opções de acesso: Library of Models, Activity Center e Support. Em Library of Models, podemos encontrar uma lista de opções separadas por áreas:

Física
  • Mecânica clássica
  • Mecânica quântica
  • Mecânica
  • Ondas
  • Fluidos
  • Eletromagnetismo
  • Lei dos Gases
  • Transferência de calor
  • Interações luz e matéria
Química
  • Interações e movimento
  • Moléculas orgânicas
  • Molécula da água e solução
  • Cinética de reação química
  • Eletroquímica
  • Química quântica
Biologia
  • Modelos moleculares
  • Proteína e código do DNA
Micelânea
  • Visualização de moléculas usando o Jmol
  • Técnicas de laboratório
  • Matemática interativa
Nanotecnologia
  • Nanofabricação e máquinas
  • Ciência dos materiais
Tecnologia avançada
  • Viajante molecular
  • Jogos de dinâmica molecular
Cada opção dessas é um link e se ramifica em várias opções. Não seria possível falar de todas elas devido ao elevado número. Sempre é possível tirar uma foto (snapshot) de um determinado momento da animação.

No link Activity Center podemos encontrar pequenas aulas sobre alguns conceitos usando as animações dos modelos. Já no link Support, encontramos uma documentação dando detalhes do programa incluindo uma apresentação sobre o que é o Molecular Workbench. Tudo isso pode ser visto de dentro do programa.

Atenção!

Sobre a utilidade do programa, claramente ela é inegável. No entanto, o programa não é a solução exclusiva. Não se deve tirar do aluno a experiência prática. Colocar o aluno em um mundo exclusivamente virtual faz com que ele perca a noção da realidade. Os modelos virtuais são ideais e funcionam sem problemas sob várias limitações. Modelos reais estão cheios de detalhes e problemas que só a prática mostra. O aluno precisa ter contato com a dificuldade e a frustração. Ele precisa entender a teoria e aplicar na prática. É o que ele irá enfrentar quando ele desligar o computador. Portanto, cuidado com cursos totalmente virtuais. Talvez serial melhor chamá-los cursos teóricos. Não estou dizendo que todo curso virtual é ruim. Quero dizer que há cursos que precisam de atividades práticas e esses sim precisam de um espaço para atividades práticas, caso contrário seriam cursos teóricos. Um curso de química não deve ser um curso virtual. Imagine, ensinar um aluno a pipetar uma solução ou até mesmo titular uma solução. Um laboratório ou uma indústria não quer um pipetador e titulador teórico. Certa vez, assistindo uma aula do saudoso prof. Dr. José Atílio Vanin, divulgador da Química no Brasil, nos mostrou uma tabela com as taxas de aprendizagem para diferentes técnicas de ensino. A de maior resultado foi a de atividades práticas com resolução de problemas e a menor foi a de exposição oral em sala de aula usando quadro negro. Infelizmente, eu não tenho a fonte desses dados. Certamente, a combinação delas seria o ideal.

Molecular Workbench
http://mw.concord.org/modeler/

domingo, 7 de junho de 2009

Balanceador de equações químicas

As vezes nos deparamos com um balanceamento não simples de uma equação química que envolve um processo de oxi-redução. Por sorte, há uma forma de se fazer isso usando uma calculadora on-line de balanceamento de reações químicas. Essa dica foi enviada por Denis T. R. Vidal, químico e atual pós-graduando do Instituto de Química da Universidade de São Paulo.

A Chemical Equation Balancer é um programa que analisa lexicalmente a equação química a ser balanceada. Entrando com a equação no formato correto, ela gera a equação já balanceada e a adiciona na lista das equações já processadas do próprio site.

Calculadoras tem o seu valor, simplificam a vida e economizando tempo. Não vou colocar que economiza neurônios porque o cérebro que não pensa atrofia mais rápido. A calculadora, sim, tem o seu valor. O problema é se tornar um escravo da máquina e não entender o que está sendo feito.

Esse post me faz lembrar de um conto chamado "A Sensação de Poder" (The Feeling of Power) de um dos grandes escritores de ficção científica: Issac Asimov. O conto pode ser lido diretamente desse link (em inglês). Ele foi publicado no livro de contos de diferentes autores chamado "Robot Dreams", em 1986, e aqui no Brasil como "Sonhos de Robô", pela editora Record, em 1991. O conto em português Brasileiro encontra-se nesse link.
"Nove vezes sete, pensou Shuman com orgulho, sessenta e três. Não precisava mais que um computador lhe dissesse isso. Sua própria cabeça era um computador. E isso lhe dava uma fantástica sensação de poder."
O conto fala de um técnico de nível inferior que tinha uma habilidade estranha: ele sabia fazer contas sem o auxílio de um computador, usando apenas um pedaço de papel e um lápis. Isso era difícil de acreditar porque os computadores faziam todos os cálculos. Esse é ainda um texto atual.

Chemical Equation Balancer
http://www.gregthatcher.org/Chemistry/BalanceChemicalEquations.aspx

The Feeling of Power
http://en.wikipedia.org/wiki/The_Feeling_of_Power

A Sensação de Poder
http://sobral.tripod.com/poder/poder.html

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