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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.81.2018.tde-23022021-174635
Document
Author
Full name
Claudia Ayres
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2018
Supervisor
Committee
Marson, Guilherme Andrade (President)
Braga, Ataualpa Albert Carmo
Bueno Filho, Marco Antonio
Marzorati, Liliana
Maximiano, Flavio Antonio
Title in Portuguese
Representações tridimensionais de moléculas: o papel da interatividade sob o olhar das habilidades visuoespaciais
Keywords in Portuguese
Estrutura tridimensional de moléculas
Habilidades visuoespaciais
Representações
Tecnologias da informação e do conhecimento
Abstract in Portuguese
Comumente, estudos sobre visualização de moléculas baseiam-se em duas abordagens: i-tomar dados semi-quantitativos gerais de muitos indivíduos, ii - tomar dados qualitativos específicos com pequenos grupos. Nesta pesquisa propomos uma metodologia de registro e análise das interações de estudantes com representações de estruturas moleculares tridimensionais interativas que pode contemplar as duas abordagens. Parte-se de um problema que é a manipulação de uma representação de estrutura molecular interativa até que o aluno a considere igual a outra representação estrutural estática da mesma molécula. No processo, registra-se a curva da diferença de orientação entre as representações versus o tempo. Além do tempo de resolução (tRes) e do tempo total (tTot), registra-se a posição da representação a cada movimento do estudante. Foram realizadas tomadas de dados com 50 estudantes (17 de cursinho popular e 33 graduandos em cursos de química e correlatos), por meio de uma sequência incluindo os seguintes testes e questionários: questionário de exposição prévia e familiaridade com representações de estruturas moleculares, teste de interpretação de representações estáticas 3D para 2D, teste de rotação mental (PVRot), teste de Ishihara para daltonismo, questionário de usabilidade, e a aplicação da ferramenta com as versões colorida (CPK) e cinza do modelo bola-bastão da molécula da batracotoxina. A análise hierárquica de grupos dos dados indica 4 perfis distintos: 1 (n=21, tRes colorido=16s, tRes cinza=13s); 2 (n=9, tRes colorido=25s, tRes cinza=77s), 3 (n=8, tRes colorido=53s, tRes cinza=24s) e 4 (n=12, tRes colorido=19s, tRes cinza=31s). A baixa correlação de Pearson (-0,39) entre PV-ROT e tRes sugere que o fato das representações serem interativas permite superar diferenças individuais na habilidade de rotação, sobretudo nos grupos 2, 3 e 4. Átomos coloridos parecem ser referências visuais importantes para estudantes de 2 e 4. Não se observou diferenças significativas de gênero.
Title in English
Three-dimensional representations of the molecule: the role of interactivity under the scope of visual-spatial abilities.
Keywords in English
information and knowledge technology
representations
three-dimensional molecular structures
visuospatial ability
Abstract in English
Studies on visualization of molecules are commonly based on two approaches: i - collecting general semi-quantitative data from several individuals, ii - collect specific qualitative data from small groups. In this research, we propose a register methodology and analysis of interactions of students with interactive three-dimensional molecule structures that might contemplate both approaches. Initially, the task students are presented with is the manipulation of the representation of an interactive molecular structure up to the point when the student considers it equal to another static structural representation of the same molecule. During the process, the curve depicting the difference between the representations versus time is registered. Besides the resolution time (tRes) and the total time (tTot), the position of the representation at each of the student's movements is also registered. The data were collected with 50 students (17 from a college-entrance-exam preparation course aimed at low-income persons and 33 undergraduates attending Chemistry colleges and similar ones), through a sequence including the following tests and questionnaires: questionnaire on previous exposure and familiarity with molecular structure representations, test of interpretation of static 3D to 2D representations, test of mental rotation (PV-Rot), Ishihara test for color blindness, questionnaire on usability, and the application of the tool with the color (CPK) and grey versions of the ball-bat model of the batracotoxin molecule. The hierarchic analysis of groups of data indicates 4 distinct profiles: 1 (n = 21, color tRes = 16s, grey tRes = 13s); 2 (n = 9, color tRes = 25s, grey tRes = 77s); 3 (n = 8, color tRes = 53s, grey tRes = 24s) and 4 (n = 12, color tRes = 19s, grey tRes = 31s). The low Pearson correlation (-0.39) between PV-Rot and tRes suggests that the fact that the representations are interactive makes it possible to overcome individual differences in the rotation ability, especially in groups 2, 3 and 4. Colored atoms seem to be important visual references for students in groups 2 and 4. No significant gender differences were observed.
 
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Claudia_Ayres.pdf (4.61 Mbytes)
Publishing Date
2021-02-23
 
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