Les enseignants se serrent la main

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Au milieu des fours à briques de la forge et fonderie du MIT, Mike Tarkanian versait du métal liquide dans un moule jusqu'à ce qu'il se remplisse, puis il vidait le reste dans une auge. Pour démontrer la rapidité avec laquelle il s'est solidifié à la température ambiante de la pièce, le maître de conférences du Département de science et d'ingénierie des matériaux (DMSE) du MIT a renversé l'auge et un morceau de métal solide est tombé. La démonstration faisait partie du camp annuel Materials Genome, un atelier d'une semaine visant à former les enseignants des écoles primaires et secondaires à la science et à l'ingénierie des matériaux. Le camp est dirigé par le Centre multi-institutionnel pour la conception hiérarchique des matériaux et l'American Society for Metals et au MIT par Greg Olson, professeur Thermo-Calc de la pratique au DMSE. Cette année, 12 enseignants de partout aux États-Unis et au Canada ont été chargés de créer un métal « auto-cicatrisant » – capable de réparer les dommages qu’il subit – en utilisant de l’étain et du bismuth. Bien qu'il ne s'agisse pas d'un véritable alliage d'acier, la classe surnomme affectueusement sa création bricolée Frankensteel. Le cours s'aligne sur la Materials Genome Initiative, un effort fédéral de l'ère Obama visant à concevoir et fabriquer des matériaux plus rapidement et à moindre coût que ce qui se faisait traditionnellement. Dans cette optique, les enseignants ont conçu leur nouveau métal en utilisant CALPHAD, une méthodologie permettant de prédire les propriétés de matériaux à plusieurs composants tels que les alliages. Frankensteel est soutenu par des fils fabriqués à partir d’un matériau à mémoire de forme, qui peut passer d’une forme à une autre. Si le métal se fissure, il peut se « guérir » lorsqu’il est chauffé à une certaine température. «Les enseignants ont réglé la composition et la température de manière à ce que le matériau contienne environ 20 pour cent de liquide formé localement pendant le processus de guérison», explique Julian Rackwitz, étudiant diplômé du groupe de recherche d'Olson et l'un des coordinateurs du camp. "Les fils à mémoire de forme rapprochent les surfaces des fissures et le liquide guérit le tout, tandis que la majeure partie du matériau est encore solide pour conserver sa forme." Tout au long de la semaine, les enseignants ont réalisé des expériences, testant des composants structurels dans de la glace et du plâtre, coulant leurs échantillons expérimentaux et effectuant des tests de traction ou mesurant la force nécessaire pour briser les matériaux.

En utilisant ce qu'ils ont appris pendant le camp, les participants envisagent de développer de nouveaux projets pour leurs étudiants de retour chez eux. "Cette expérience m'a vraiment aidé à en apprendre davantage sur la science des matériaux - et elle nous a donné de nombreuses applications que nous pouvons rapporter dans nos classes de collège ou de lycée", explique Yong You, enseignant à la Ridgeview Middle School à Gaithersburg, Maryland. Elle a enseigné la physique, les sciences de la Terre et l'astronomie à des élèves de huitième année et enseignera cette année les sciences de la vie en septième année. Vous avez aimé expérimenter diverses combinaisons de renforcement structurel dans le plâtre. Le bambou, les trombones, le papier et les élastiques ne sont que quelques-uns des éléments utilisés pour renforcer le matériau. «Nous avons essayé toutes sortes de combinaisons, de pièces, puis nous avons essayé de déterminer la force dont nous avions besoin pour briser le plâtre que nous avions fabriqué», explique You. De telles expériences sont facilement transférables en classe, dit You. « Vous pouvez enseigner les matériaux à vos élèves. Comment les renforcer ? Comment les rendre plus forts ? Une autre participante, Brenna Toblan, est professeur de sciences et de physique à la Central Memorial High School de Calgary, en Alberta. Certains de ses cours sont des prérequis, donc les étudiants ne sont pas particulièrement intéressés par les sciences. "Ils y pensent parfois simplement en disant : 'C'est un cours que tu me fais suivre et je déteste ça.'" Toblan souhaite partager certaines de ses expériences dans les ateliers pratiques du camp du MIT avec ses collègues enseignants et les aider. ils comprennent l’importance de développer des activités engageantes motivées par une application pratique. Par exemple, elle souhaite discuter avec les enseignants du programme de pré-ingénierie de son système scolaire, qui pourraient avoir accès à l'équipement spécialisé requis pour effectuer des essais de traction. L'objectif, dit Toblan, est de rendre la science plus accessible aux étudiants, « de leur donner des idées, de leur montrer : « À quoi sert la science ? » » Toblan dit qu'elle considérait la semaine non pas comme un travail, mais comme un loisir. Elle a essayé de convaincre un autre enseignant de son école d'aller au camp. « Elle dit : 'Oh, je suis trop occupée, je veux prendre mes vacances.' Non, non, tu ne comprends pas. C'EST des vacances. C'est marrant." En fait, cette expérience a donné à Toblan le sentiment de se sentir revigoré pour poursuivre un autre diplôme. Elle réfléchissait à sa formation en astrophysique et à la manière dont elle pouvait être liée à la science et à l’ingénierie des matériaux. « Est-ce que je fais un autre diplôme d'ingénieur ? Ou dois-je aller directement en master/doctorat en astrophysique ? Ou puis-je les combiner d'une manière ou d'une autre ? Parce que c'est vraiment fascinant », déclare Toblan, qui enseigne depuis près de 30 ans, en réfléchissant à ce qu'elle veut faire à la retraite. « Eh bien, je ne vais pas vraiment prendre ma retraite. Je vais apprendre de nouvelles choses et faire de nouvelles choses.