To what degree does handling concrete molecular models promote the ability to translate and coordinate between 2D and 3D molecular structure representations? A case study with Algerian students

Abstract

This study aims to assess whether the handling of concrete ball-and-stick molecular models promotes translation between diagrammatic representations and a concrete model (orvice versa) and the coordination of the different types of structural representations of a given molecular structure. Forty-one Algerian undergraduate students were requested to answer a pencil and paper questionnaire at the end of their training for a bachelor's degree in physical sciences to test their abilities to translate from Dash-Wedge or Newman representations to 3D ball-and-stick models (andvice versa) of two molecular structures and from one concrete 3D model to the Fischer projection of the molecule. Our results show that concrete molecular models have the potential to be an effective spatial tool to promote visualization, orientation and rotation abilities. However, the handling of the concrete model did not have the same impact on all students and this effectiveness in promoting the spatial abilities required to translate and coordinate between representations was dependent on the representations: it was greater for Dash-Wedge diagrams than for Newman, and was non-existent for the Fischer projection. An implication of our research is that it may be necessary to work with a model over an extensive period of time to improve the mechanisms by which one translates between various representations when the conventions of these representations are varied in nature.

Pesquisa Bibliográfica: As Reações De Oxirredução De Acordo Com Os Modelos Mentais

“…O Quadro 8 mostra os trabalhos presentes em cada um dos quatro Níveis estabelecidos. 04,05,06,07,09,13,14,15,17,18,19,21,22,23,24,26,27,28,30,32,34,35,36,37,38,39,40,42,43,44,46,47,48,49,50,51,52,53,54 Conforme já mencionado, no decorrer da análise destes quatro Níveis, categorias e subcategorias emergentes foram elaboradas, desconsiderando-se aquelas formadas por apenas um artigo. Salienta-se ainda que, pelo fato de todas as cinquenta e seis publicações abordarem os modelos mentais e as reações de oxirredução, mesmo que de forma simplória e desconexa, algumas categorias e/ou subcategorias constam em mais de um Nível e que um mesmo artigo pode estar presente em mais de uma categoria e/ou subcategoria (desde que em um mesmo Nível).…”

“…O Quadro 9 traz as quatro categorias elaboradas para este primeiro Nível, bem como suas respectivas subcategorias. 03,06,07,14,19,21,26,27,28,35,36,37,38,43,44,51,53 03, 14, 15, 19, 22, 34, 40, 46, 47, 49, 50, 52 e 55 4. Exemplificação - 03, 04, 05, 07, 09, 13, 18, 24, 26, 27, 30, 34, 37, 39, 42, 43, 46, 51 e 53 Percebe-se, no entanto, que nem todos os artigos fazem parte das categorias 1 e 2 -reações de oxirredução e modelos mentais -pois poderão estar presentes nas demais categorias criadas, seja por meio de uma exemplificação ou pertencentes a outras pesquisas citadas nos textos, por exemplo.…”

“…1.1) Química orgânica: Os artigos 06,09,21,22,23,35,36,38, 44 e 52 relacionam os conceitos das reações de oxirredução à química orgânica, como por exemplo: projeção de Fischer (artigos 06 e 21), estados de oxidação de carbonos (artigos 09 e 36), reações orgânicas (artigos 22, 23, 35, 38 e 44), bem como as dificuldade encontradas pelos estudantes frente a oxidação das substâncias orgânicas (artigo 52).…”

“…Artigo 07: No trabalho educacional, então, é útil ter uma visão mais ampla do que entendemos por conhecimento para abranger aquelas representações mentais de aspectos do mundo, relevantes e importantes para o trabalho de ensinar assuntos como a química [...]. (Taber, 2014, p. 450) Já os artigos 03,06,26,27,28, 51 e 55 relatam que, por despertarem a imaginação, as imagens mentais também podem ser utilizadas como estratégias de ensino ao facilitarem a formação de modelos mentais, bem como em resoluções de problemas, como pode ser verificado a partir do seguinte trecho:…”

Determination of Prospective Chemistry Teachers’ Cognitive Structures and Misconceptions About Stereochemistry

“…For this reason, the number of articles dealing with education of stereochemical topics has been increased in recent years. Examples include articles on methods for assigning stereochemical configurations (Eliel, 1985), representations of organic molecules (Pavlinic et al, 2001;Stull et al, 2016), rectification of difficulties concerning 3D dimensional structures, rotation and reflection use of 3D visualisation ability (Tuckey, Selvaratnam, & Bradley, 1991;Mohamed-Salah & Alain, 2016;Knowles, 2017), teaching stereochemistry with programmed instruction (Kurbanoglu, Taskesenligil & Sozbilir, 2006), web-based and student-centered stereochemistry tutorials Moore 2013 and2015), a stereogame for reviewing stereochemistry concepts (da Silva Junior et al, 2017).…”