Desenvolvimentos em python aplicados ao ensino da química quântica

Abstract

O ensino da Mecânica Quântica e da Química Quântica em cursos de graduação tem se mostrado um desafio no Brasil e no mundo. Dada a sua relevância para a ciência do século XXI, mostram-se necessárias pesquisas na área de ensino e a busca por ferramentas que facilitem o aprendizado e favoreçam a experiência do aluno em sala de aula. O presente trabalho tem por finalidade apresentar um levantamento dos desenvolvimentos computacionais principalmente em linguagem Python que possam ser aplicados ao ensino da Química Quântica nos cursos de graduação. Foram desenvolvidos três tutoriais no Jupyter Notebook sobre o sistema da partícula na caixa de potencial infinito, o programa de estrutura eletrônica PSI4 e a função gaussiana e suas aplicações na Química Quântica, tópicos abordados nas disciplinas de Introdução à Química Quântica e Química Quântica Aplicada, que são obrigatórias para o Bacharelado em Química na Universidade Federal Fluminense. O tutorial do sistema da partícula na caixa de potencial infinito foi aplicado como método de ensino em uma turma de dezoito alunos do curso de Introdução a Química Quântica e o aproveitamento dos alunos foi avaliado por meio de um questionário anterior à apresentação do tutorial e outro posterior. A avaliação das respostas dos alunos evidencia como desenvolvimentos de programação podem ser empregados para promover o aprendizado em Química Quântica. Os alunos na média tiveram uma melhora na percepção dos conceitos relacionados ao tema, além de mostrarem-se motivados com a atividade, demonstrando por vezes surpresa e elaborando questionamentos. Por outro lado, ainda por uma grande parcela dos alunos foi demonstrado apreensão e dificuldade com o uso do computador, alguns verbalizando ter pouca ou nenhuma intimidade com seu uso.