Como a física faz seu cérebro iluminar

Os fMRIs revelam que a física causa atividade em algumas áreas surpreendentes do cérebro.

A imaginação era uma grande parte de EinsteinA imaginação foi uma grande parte do gênio de Einstein. (Crédito: Brewe, et al / gov-civ-guarda.pt)

PARA estudar acaba de ser publicado que relata um aumento da atividade e do desenvolvimento de certas áreas do cérebro como resultado do pensamento sobre a física. Ele oferece uma visão fascinante de algumas das formas especializadas de pensamento que a disciplina requer. Eric Brewe de Drexel University e a estudante de graduação Jessica E. Bartley de Florida International University são os principais autores do estudo.


Assuntos modelo

O projeto de vários anos envolveu 55 alunos (33 homens e 22 mulheres) tomando Instrução de modelagem (MI) na Florida International University. EU é um método de ensino inovador que ajuda a fazer os alunos pensarem como físicos do mundo real por meio do desenvolvimento colaborativo de modelos mentais que explicam fenômenos observados, pesquisando e discutindo e revisando seus modelos até que prevejam com precisão os comportamentos do mundo real.



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(Crédito: Kelli Games Warble )



Como o estudo funcionou

Método

Antes e depois da instrução, os cérebros dos alunos foram escaneados usando imagem de ressonância magnética funcional (fMRI) que revela atividade conforme evidenciado por mudanças no fluxo sanguíneo

Ambas as vezes, fMRIs foram realizados enquanto os alunos completavam uma versão modificada do Forçar Inventário de Conceito teste otimizado para o estudo. O teste de 30 perguntas foi simplificado para apenas nove perguntas que 'exigiam que os alunos determinassem as trajetórias e o movimento dos objetos como resultado de diferentes cenários e combinações de velocidades iniciais e / ou configurações de força, o teste foi ajustado para focar em ambos, ”De acordo com o estudo. Além disso, as respostas possíveis para cada questão de múltipla escolha foram reduzidas de cinco para quatro para acomodar os controles de quatro botões usados ​​pelos alunos durante o teste / varredura. Os sujeitos também responderam a um conjunto de questões de controle que não envolviam física.



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(Crédito: Brewe, et al)

O que os pesquisadores descobriram

Mesmo durante as primeiras varreduras, os fMRIs revelaram que pensar sobre problemas físicos iluminou inesperadamente uma área intrigante do córtex pré-frontal: “Uma das chaves parecia ser uma área do cérebro, o córtex pré-frontal lateral dorsal, que gera simulações mentais. Isso sugere que aprender física é um processo imaginativo, que não é tipicamente como as pessoas pensam nisso ”, disse Brewe Drexel agora .

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Depois das aulas, porém, o córtex cingulado posterior, ligado à memória episódica e ao pensamento autorreferencial, estava ativo durante o teste. Isso pode, diz o estudo, revelar 'mudanças na estratégia ou um maior acesso ao conhecimento da física e recursos de resolução de problemas', refletindo 'mudanças comportamentais mais complexas em como os alunos raciocinam por meio de questões de física'.



A atividade anterior à instrução é vermelha. Azul identifica a atividade pós-instrução. (Crédito: Brewe, et al)

Os resultados deste estudo atestam o valor da Instrução de Modelagem e esclarecem como ela funciona ”, diz Brewe. “Os processos neurobiológicos que sustentam a aprendizagem são complexos e nem sempre estão diretamente relacionados com o que pensamos que significa aprender.” O estudo também revela algumas das maneiras pelas quais a física dá ao cérebro um bom treino.

Brewe conclui: “Eu gostaria de acompanhar a questão das simulações mentais na física, para ver onde isso aparece em diferentes níveis de aprendizagem da física e com diferentes populações”, disse ele. “Mas todo esse estudo abre muitas novas áreas de investigação e estou muito animado sobre como isso vai se desenrolar.”


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