Competências digitais no ensino de química trata de uma habilidade que todo professor de química deve ter nos dias atuais. A importância das habilidades digitais no ensino de química está se tornando cada vez mais evidente. Tradicionalmente, essas habilidades eram domínio dos químicos teóricos ou computacionais, mas agora estão se tornando relevantes para todos os químicos. Então, isso ocorreu devido ao crescimento de áreas como aprendizado de máquina, automação e ciência de dados. A integração dessas habilidades em professores de química é fundamental para manter a competitividade dos graduados no mercado de trabalho.
Histórico das Competências Digitais no ensino de Química
Nos anos 1980, com a popularização dos computadores de mesa, houve um aumento no ensino de programação no currículo de química. Durante esse período, era comum os estudantes de química aprendessem linguagens de programação como Fortran e BASIC. No entanto, essa tendência diminuiu nos anos 1990, e a computação passou a ser uma ferramenta principalmente dos químicos teóricos ou computacionais. Essa mudança ocorreu devido a uma série de fatores, como complexidade crescente dos programas de computação e a percepção de que a programação era uma habilidade especializada. Além disso, os pesquisadores se preocupavam mais com a modelagem atomística e eletrônica.
Com o crescimento de novas áreas de pesquisa, como aprendizado de máquina, automação e ciência de dados, a alfabetização digital tornou-se essencial para muitos químicos. Essas áreas revolucionam a forma de coleta, análise e interpretação dos dados químicos. Por exemplo, técnicas de aprendizado de máquina ajudam a prever propriedades moleculares com base em grandes conjuntos de dados. Por outro lado, a automação permite a realização de excperimentos em larga escala com mínima intervenção humana. A ciência de dados, por sua vez, fornece ferramentas para a análise e visualização de dados complexos, facilitando a descoberta de padrões e insights que seriam difíceis de identificar manualmente.
Necessidade de Alfabetização Computacional
A necessidade de habilidades computacionais vai além da comunidade de pesquisa. A economia digital global exige que os empregadores valorizem a capacidade de entender e manipular dados em grande escala. Portanto, a formação de graduados em química deve refletir esse ambiente em mudança, equipando-os com habilidades em dados, programação, estatística e visualização. Essas habilidades são frequentemente ensinadas em cursos de física, engenharia e biologia, mas ainda são relativamente novas no currículo de química. No entanto, a demanda por essas habilidades está crescendo rapidamente, e os programas de química precisam se adaptar para atender a essa demanda.
A crescente necessidade de alfabetização computacional na química tem várias tendências de impulsionamento. Primeiro, há um movimento em direção à digitalização e automação em muitas indústrias, incluindo a indústria química. Isso significa que os químicos precisam ser capazes de trabalhar com sistemas automatizados e interpretar dados gerados por esses sistemas. Segundo, há uma ênfase crescente na análise de grandes conjuntos de dados, que requer habilidades em programação e estatística. Finalmente, a integração de técnicas de inteligência artificial e aprendizado de máquina na pesquisa química criou novas oportunidades para a descoberta científica. E para isso existe uma exigência de um nível mais alto de habilidades computacionais.
Oportunidades e Desafios no Ensino
A integração de habilidades digitais no currículo de química abre novas oportunidades para o ensino. Programação permite que os alunos superem a abordagem de “caixa preta” da química computacional. Além disso, a compreensão das técnicas digitais oferece oportunidades para o ensino no laboratório. No entanto, a adoção dessas habilidades enfrenta desafios significativos. Um dos principais desafios é a motivação dos alunos.
Para superar esse desafio, é importante demonstrar como as habilidades digitais podem ser aplicadas em contextos químicos reais. Por exemplo, os alunos podem ser apresentados a projetos que envolvem a análise de dados experimentais ou a simulação de processos químicos. Dessa forma, é possível mostrar como as habilidades digitais podem complementar e melhorar suas habilidades tradicionais.
Outro desafio é a necessidade de níveis equivalentes de alfabetização computacional entre o corpo docente. Muitos professores de química podem não ter formação em programação ou ciência de dados, e podem se sentir despreparados para ensinar essas habilidades. Para resolver esse problema, as instituições podem oferecer oportunidades de desenvolvimento profissional para o corpo docente, como workshops e cursos de atualização em habilidades digitais. Além disso, a colaboração entre departamentos pode ser benéfica, permitindo que professores de química trabalhem com colegas de ciência da computação ou engenharia para desenvolver e ministrar cursos interdisciplinares.
Integração das Habilidades Digitais no Currículo
A forma mais eficaz de introduzir habilidades digitais é integrá-las desde o início do programa de graduação e continuar a utilizá-las em contextos aplicados ao longo do curso. Isso atrairia estudantes com afinidade numérica e protegeria os graduados da obsolescência devido à automação. A integração de habilidades digitais não necessariamente requer a remoção de conteúdo existente, mas sim sua modernização para melhor incorporar as novas ferramentas e técnicas disponíveis. Por exemplo, um curso tradicional de química analítica pode ser atualizado para incluir a análise de dados usando Python, ou um curso de físico-química pode incorporar simulações computacionais para ilustrar conceitos teóricos.
No entanto, a integração enfrenta dificuldades, como a necessidade de desenvolvimento profissional contínuo para o corpo docente. O ritmo acelerado das mudanças tecnológicas pode tornar difícil para os professores se manterem atualizados com as novas ferramentas e técnicas. Para mitigar esse problema, as instituições podem incentivar a interação entre o corpo docente e programadores experientes, criando um ambiente colaborativo onde os professores possam aprender e aplicar novas habilidades digitais em seus cursos. Além disso, a criação de materiais de treinamento e recursos de apoio, como tutoriais online e guias de referência, pode ajudar a facilitar a transição para o ensino de habilidades digitais.
Rede de Educadores em Química Digital
Recentemente, houve um movimento no Reino Unido para aumentar o ensino de programação para estudantes de química, resultando em eventos colaborativos e iniciativas para compartilhar recursos de ensino. Este grupo colaborativo visa facilitar essa integração com materiais de “Treinamento para Treinadores” para ajudar o corpo docente existente a se familiarizar com a programação. Espera-se que esse projeto para construir uma rede de educadores em química digital tenha apelo internacional e receba contribuições de todos. A criação de uma rede global de educadores pode fomentar uma nova era no design curricular da química, preparando graduados com as habilidades digitais necessárias para a academia e a indústria. A colaboração internacional também pode levar ao desenvolvimento de padrões e melhores práticas para o ensino de habilidades digitais na química, garantindo que os estudantes em todo o mundo recebam uma educação de alta qualidade.
Conclusão
Integrar habilidades digitais no ensino de química é essencial para preparar os graduados para o futuro digital. Ou seja, criar competências digitais no ensino de química. Isso envolve modernizar o conteúdo existente, capacitar o corpo docente e criar redes de colaboração entre instituições. Somente assim a química encontrará seu lugar na Quarta Revolução Industrial. A integração de habilidades digitais não apenas melhora a empregabilidade dos graduados, mas também enriquece sua compreensão da química, permitindo-lhes explorar novas fronteiras na pesquisa e na indústria.
Considerações finais
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Fonte:
McCluskey, AR, Rivera, M. & Mey, ASJS Habilidades digitais na educação química. Nat. Chem. 16 , 1383–1384 (2024). https://doi.org/10.1038/s41557-024-01613-x