Gli insegnanti si abbracciano per mano

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Tra le fornaci per mattoni della fucina e della fonderia del MIT, Mike Tarkanian ha versato il metallo liquido in uno stampo finché non si è riempito, quindi ha svuotato il resto in una vasca. Per dimostrare quanto velocemente si è solidificato alla temperatura ambiente della stanza, il docente senior del Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali (DMSE) del MIT ha rovesciato la vasca e ne è caduto un solido pezzo di metallo. La dimostrazione faceva parte dell’annuale Materials Genome Camp, un seminario di una settimana per educare gli insegnanti delle scuole elementari e superiori in scienza dei materiali e ingegneria. Il campo è gestito dal Centro multiistituzionale per la progettazione gerarchica dei materiali e dall'American Society for Metals e al MIT da Greg Olson, il professore di Thermo-Calc della pratica in DMSE. Quest’anno, 12 insegnanti provenienti da tutti gli Stati Uniti e dal Canada sono stati incaricati di creare un metallo “autoriparante” – in grado di riparare i danni che subisce – utilizzando stagno e bismuto. Sebbene non sia una vera lega d'acciaio, la classe chiama affettuosamente la sua creazione raffazzonata Frankensteel. Il corso è in linea con la Materials Genome Initiative, uno sforzo federale dell’era Obama per progettare e produrre materiali in modo più veloce ed economico rispetto a quanto fatto tradizionalmente. In questo senso, gli insegnanti hanno progettato il loro nuovo metallo utilizzando CALPHAD, una metodologia per prevedere le proprietà di materiali multicomponente come le leghe. Frankensteel è supportato da fili realizzati con un materiale a memoria di forma, che può ritornare da una forma all'altra. Se il metallo si rompe, può “guarire” se riscaldato a una certa temperatura. "Gli insegnanti hanno impostato la composizione e la temperatura in modo tale che il materiale abbia circa il 20% di liquido che si forma localmente durante il processo di guarigione", afferma Julian Rackwitz, uno studente laureato del gruppo di ricerca di Olson e uno dei coordinatori del campo. "I fili a memoria di forma uniscono le superfici delle crepe e il liquido rimette tutto insieme, mentre la maggior parte del materiale è ancora solido per mantenere la sua forma." Per tutta la settimana gli insegnanti hanno eseguito esperimenti, testando componenti strutturali in ghiaccio e gesso, fondendo i loro campioni sperimentali ed eseguendo prove di trazione o misurando la forza necessaria per rompere i materiali.

Utilizzando ciò che hanno imparato durante il campo, i partecipanti pianificano di sviluppare nuovi progetti per i loro studenti a casa. "Questa esperienza mi ha davvero aiutato a imparare di più sulla scienza dei materiali e ci ha fornito molte applicazioni che possiamo riportare nelle nostre aule di scuola media o superiore", afferma Yong You, insegnante della Ridgeview Middle School di Gaithersburg, nel Maryland. Ha insegnato fisica, scienze della Terra e astronomia agli alunni della terza media e quest'anno insegnerà scienze della vita alla seconda media. Ti è piaciuto sperimentare diverse combinazioni di rinforzo strutturale in gesso. Bambù, graffette, carta ed elastici erano solo alcuni degli elementi utilizzati per rafforzare il materiale. "Abbiamo provato tutti i tipi di combinazioni, pezzi, e poi abbiamo provato a vedere quanta forza avevamo bisogno per rompere l'intonaco che avevamo realizzato", dice You. Tali esperimenti possono essere facilmente trasferiti in classe, dice You. “Puoi insegnare ai tuoi studenti i materiali. Come rinforzarli? Come li rendi più forti?" Un'altra partecipante, Brenna Toblan, è un'insegnante di scienze e fisica alla Central Memorial High School di Calgary, Alberta. Alcune delle sue lezioni sono prerequisiti, quindi gli studenti non sono particolarmente interessati alla scienza. "A volte lo pensano semplicemente come: 'È un corso che mi stai facendo frequentare e lo odio.'" Toblan vuole riportare alcune delle sue esperienze nei seminari pratici del campo del MIT ai suoi colleghi insegnanti e aiutarli comprendono l'importanza di sviluppare attività coinvolgenti motivate dall'applicazione pratica. Ad esempio, è interessata a parlare con gli insegnanti del programma di pre-ingegneria del suo sistema scolastico, che potrebbero avere accesso alle attrezzature specializzate necessarie per eseguire prove di trazione. L'obiettivo, dice Toblan, è rendere la scienza più accessibile agli studenti, “dare loro idee, mostrare loro: 'Qual è lo scopo della scienza?'” Toblan dice di aver visto la settimana non come lavoro, ma come svago. Ha cercato di convincere un altro insegnante della sua scuola ad andare al campo. "Dice: 'Oh, sono troppo occupata, voglio andare in vacanza.' No, no, non capisci. Questa è una vacanza. Questo è divertente." In effetti, l'esperienza ha lasciato Toblan rinvigorito per conseguire un altro livello. Stava considerando il suo background in astrofisica e come può collegarsi alla scienza dei materiali e all'ingegneria. “Faccio un’altra laurea in ingegneria? Oppure vado direttamente a un master/dottorato in astrofisica? Oppure posso combinarli in qualche modo? Perché è davvero affascinante”, dice Toblan, che insegna da quasi 30 anni, riflettendo su cosa vuole fare una volta in pensione. “Beh, in realtà non andrò in pensione. Imparerò cose nuove e farò cose nuove.