Uma estrutura interativa para o ensino do modelo de contração muscular de Hill

Resumo

MUSCLES é uma estrutura interativa escrita na linguagem de programação Python e JavaScript para projetar modelos de contração muscular e constantes dinâmicas dos músculos por meio de uma interface gráfica de usuário e simular a resposta mecânica a várias entradas. Uma ferramenta on-line de simulação computacional para o estudo da fisiologia muscular básica para apoiar cursos de fisiologia, controle motor, biomecânica e modelagem matemática. A estrutura MUSCLES é interativa e fácil de usar, possui baixa demanda de recursos de hardware e internet. O código-fonte está disponível como software de código aberto sob a licença MIT no GitHub (https://muscles-org.github.io/). Adotando uma abordagem de aprendizagem por descoberta, os estudantes são convidados a usarem uma simulação computacional simples para reproduzirem os experimentos que Hill descreveu em seu artigo e depois ajustem o modelo de Hill aos dados simulados. As atividades incluem elementos de design adaptados de jogos de computador para aumentar a motivação dos alunos durante o processo de trabalho, conceito denominado "gamificação", possibilitando aos alunos seguir seu processo de pensamento para descobrir princípios-chave da fisiologia muscular e obter insights sobre como desenvolver modelos quantitativos de processos fisiológicos. Na elaboração do material foi considerada a experiência de Holmes ao ensinar o método de Hill em um curso de pós-graduação em engenharia biomédica, juntamente com sugestões para adaptações para outros públicos. Espera-se que MUSCLES possa ser útil para estudantes de diferentes níveis, complementando o ensino formal na área da fisiologia, pela experimentação e melhora da intuição além de exemplo de construção de modelo. Como trabalhos futuros incluir outros modelos de contração muscular, em especial modelos mais mecanicistas para contraste com o de Hill, mais fenomenológico.