Cómo el pensamiento visuoespacial mejora la comprensión de la química | Noticias

El pensamiento visoespacial se considera ampliamente un componente cognitivo fundamental de la resolución de problemas en el aprendizaje de las ciencias. La capacidad espacial implica la capacidad de generar, rotar y transformar mentalmente imágenes imaginadas. Esta visualización mental y razonamiento imaginativo desempeñan un papel clave en el aprendizaje de ciencias en niveles avanzados.

Las investigaciones han demostrado que las personas que solucionan problemas con éxito utilizan el razonamiento imaginativo, así como otras estrategias como el razonamiento analítico. El gesto es un modo vital de representación. Los gestos con las manos, en particular, ayudan a transmitir conceptos relacionales, espaciales y corporales.

Los estudios han demostrado que los estudiantes novatos suelen utilizar estrategias basadas en imágenes para visualizar estructuras moleculares al traducir entre representaciones 2D y 3D. Los estudiantes mayores de 16 años suelen enfrentarse a este desafío por primera vez cuando aprenden la teoría de la repulsión de pares de electrones de la capa de valencia (VSEPR). VSEPR proporciona un método algorítmico utilizado para predecir la forma 3D de muchas moléculas.

Pensamiento visoespacial

Un estudio exploró el papel del pensamiento visoespacial para ayudar a los estudiantes a dominar la geometría molecular. Los investigadores diseñaron una actividad escrita abierta para capturar aspectos individuales del razonamiento de los estudiantes, y participaron 16 estudiantes. Tuvieron que describir su comprensión de la forma tridimensional de las moléculas durante un período doble de 80 minutos.

El profesor dio una conferencia inicial de 20 minutos sobre VSEPR utilizando PowerPoint, seguida de un ejercicio escrito de ocho preguntas. Los estudiantes trabajaron en parejas y se filmaron a sí mismos prediciendo la geometría molecular de compuestos seleccionados. Tenían 30 minutos para completar la tarea y estaban familiarizados con el método de grabación de vídeo. Todos los modelos moleculares 3D fueron eliminados de la vista durante este proceso.

Los estudiantes utilizaron un razonamiento más imaginativo al considerar moléculas con menos de cinco átomos y aquellas con pares libres.

Los investigadores analizaron datos de vídeo para identificar casos de gestos, con un total de 440 gestos caracterizados en la cohorte. A continuación se muestra un ejemplo de cómo se interpretaron los datos:

Imaginemos que el átomo central está aquí (puño izquierdo cerrado para representar el átomo central), luego los hidrógenos van aquí (apuntando con la mano derecha al espacio alrededor del puño), aquí (apuntando a un espacio diferente alrededor del puño) y aquí ( apuntando a una tercera ubicación). alrededor del puño).

Curiosamente, los estudiantes utilizaron un razonamiento más imaginativo al considerar moléculas con menos de cinco átomos y aquellas con pares libres.

Los investigadores identificaron cinco tipos diferentes de gestos.

• Batir: levantando repetidamente ambas manos hacia arriba y hacia abajo diciendo «porque los pares solitarios vuelven a crecer más»
• Ritmo deico: Señalar repetidamente con las manos para enfatizar la forma en que se pronuncia el discurso en lugar de transmitir información imaginaria.
• Deéticos: señalando cuatro puntos imaginarios en el espacio diciendo: «tienes una N arriba y tres H aquí, aquí y aquí»
• Deético-emblemático: Gestos con las dos manos en los que una mano representa una representación icónica, como una forma de pirámide trigonal, y la otra mano señala ubicaciones con la primera mano para indicar la posición de los átomos.
• Icónico: Gesto con una o dos manos que representa una forma molecular.

En general, los resultados son consistentes con estudios previos de que los estudiantes novatos tienden a confiar en estrategias de razonamiento imaginativo cuando aprenden un tema por primera vez, antes de descubrir estrategias analíticas alternativas. Los expertos dominan desde hace mucho tiempo los enfoques analíticos que les ayudan a resolver problemas. En este estudio, a los estudiantes se les proporcionó este andamiaje desde el principio, pero muchos parecieron persistir con estrategias imaginativas.