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

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

Las investigaciones han demostrado que la resolución de problemas utiliza el pensamiento imaginativo, junto con otras estrategias como el pensamiento analítico. El gesto es un modo de representación vital. Los gestos con las manos, en particular, ayudan a transmitir conceptos relacionales, espaciales y corporales.

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

Pensamiento visual-espacial

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

El instructor impartió una conferencia inicial de 20 minutos sobre VSEPR en PowerPoint, seguida de un ejercicio escrito de ocho preguntas. Los estudiantes trabajaron en parejas y se filmaron mientras predecían 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 su 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 los datos del video para identificar instancias de gestos, con un total de 440 gestos distintos en todo el grupo. A continuación se muestra un ejemplo de cómo interpretar los datos:

Imaginemos que el átomo central está aquí (el puño izquierdo está cerrado para representar el átomo central), y luego los átomos de hidrógeno 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 la tercera ubicación alrededor del puño).

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

Los investigadores han identificado cinco tipos diferentes de gestos.

• latidos: Levante y baje ambas manos repetidamente y diga: “Porque los pares individuales se repelen más entre sí”.
• Detek gana: Hacer señas frecuentemente con las manos para enfatizar la entrega en lugar de transmitir información pictórica.
• Detic: Señala cuatro puntos imaginarios en el espacio mientras dice: «Tienes una N en la parte superior y tres H aquí, aquí y aquí».
• Iconografía Divina: Gestos con las manos en los que una mano representa una representación icónica, como una pirámide triangular, mientras que la otra mano señala las ubicaciones de la primera mano para indicar las ubicaciones del átomo.
• creativo: Un gesto con una o dos manos que representa una forma molecular.

En general, los resultados coincidieron con estudios anteriores que encontraron que los estudiantes novatos tienden a confiar en estrategias de pensamiento imaginativo cuando aprenden un tema por primera vez, antes de descubrir estrategias analíticas alternativas. Los expertos dominan desde hace mucho tiempo los métodos analíticos para apoyar la solución de sus problemas. En este estudio, los estudiantes tuvieron estos andamios desde el principio, pero muchos de ellos todavía parecían persistir en estrategias imaginativas.