Professores voltam a ser alunos em oficina de dados de física

30 de agosto de 2023 | Julianne Hodges

Nota do editor: O Fermilab oferece uma ampla gama de programas educacionais STEM. Este artigo é o primeiro de uma série de várias partes que destaca algumas das oportunidades disponíveis no laboratório.

Durante a primeira metade de um workshop de uma semana no Laboratório Nacional de Aceleradores Fermi do Departamento de Energia dos EUA, um seleto grupo de professores do ensino médio vestiram seus “chapéus de estudante” e aprenderam como usar cenários do mundo real para expor seus alunos à física de partículas.

Eles fizeram isso no QuarkNet Data Camp. QuarkNet é um programa de educação científica aclamado nacionalmente, financiado pela National Science Foundation e coordenado pela Universidade de Notre Dame. O Fermilab, um dos principais contribuidores do programa QuarkNet desde o seu início, organizou o Data Camp anual do programa em julho.

O acampamento dura uma semana e atrai cerca de duas dezenas de professores do ensino médio, predominantemente professores de física, de todo o país. Outros professores do ensino médio que são bolsistas de ensino e aprendizagem da QuarkNet administram o Data Camp e instruem os participantes. Além das atividades principais, os professores participantes da oficina conhecem o Fermilab e aprendem com os cientistas.

Durante os primeiros dias do workshop, os professores trabalharam juntos em grupos para analisar dados reais de colisão de partículas do detector Compact Muon Solenoid no Large Hadron Collider. Os professores devem usar os dados – um pouco limpos para facilitar o uso – para descobrir as massas das partículas e procurar um tipo específico de evento de colisão de partículas. As partículas criadas na colisão decaem em outras partículas e, ao encontrar essas partículas pós-decadência, os professores podem inferir que tipo de evento estão vendo.

“Eles foram estudantes durante a primeira parte da semana”, disse Jodi Hansen, professora de física do ensino médio de Minnesota e bolsista de ensino e aprendizagem da QuarkNet, que ajudou a facilitar o programa por mais de uma década. “Nós os pressionamos; às vezes eles se sentiam desconfortáveis ​​e às vezes faziam coisas que eram difíceis para eles. Muitos deles nunca tinham feito física assim antes, e é isso que os físicos que trabalham no LHC fazem o tempo todo.”

Um grupo de professores participantes no QuarkNet Data Camp apresenta o que aprenderam com o seu conjunto de dados nos últimos dias. Foto: Spencer Pasero, Fermilab

Spencer Pasero, membro do Gabinete de Educação e Envolvimento Público do Fermilab, disse que fornecer aos professores conjuntos de dados reais que os físicos usaram proporciona uma experiência mais autêntica e ensina-lhes que dados reais podem ser confusos e ambíguos. Um desafio para os professores é captar sinais, ou informações úteis, do ruído de fundo que obscurece os dados do mundo real.

“Você tem que explorar e descobrir: 'o que isso realmente está me dizendo?'”, disse ele. “Há coisas que eu poderia estar assumindo que não são precisas? Como você diferencia o sinal do fundo? Em muitos laboratórios do ensino médio, não há antecedentes, é tudo um sinal e, portanto, ser capaz de separar essas coisas é útil.”

Colocar os professores na posição de alunos e pedir-lhes que resolvam problemas pode ser assustador, disse Jeremy Smith, professor de física de Baltimore e bolsista de ensino e aprendizagem da QuarkNet que ajuda a facilitar o acampamento de dados. Mas ele e Pasero disseram que o processo é gratificante e deixa os professores ansiosos para compartilhar o que aprenderam com os alunos.

“Pode ser muito útil experimentar novos tópicos, novos conteúdos, novas formas de pensar e trabalhar, a partir da perspectiva do aluno”, disse Pasero. “Isso os ajuda a entrar nessa mentalidade: agora que experimentei isso e sei o que precisava aprender para poder entender esses dados, como vou dar isso aos meus alunos?”

Emily Rosen, professora de Cincinnati e participante do data camp deste ano, leciona há 18 anos e está envolvida com a QuarkNet desde o início de sua carreira.