Perché l'elaborazione spaziale è fondamentale in matematica
Perché è importante effettuare la valutazione
Il legame profondo tra la nostra capacità di comprendere e manipolare lo spazio e le nostre abilità in matematica e nelle discipline scientifiche è, come sottolineato, un campo di studio fondamentale nella neuroscienza cognitiva.
Le ricerche condotte da esperti come la Dottoressa Charlene Newman, una neuroscienziata cognitiva che utilizza metodi di neuroimaging come l’fMRI per studiare la funzione cerebrale, inclusa l’elaborazione matematica e spaziale, rivelano non solo l’importanza dell’elaborazione spaziale, ma anche come specifiche forme di gioco possano agire come potenti strumenti per affinare queste competenze cruciali per il successo nelle carriere STEM (Scienza, Tecnologia, Ingegneria e Matematica)
Il ruolo dell'elaborazione spaziale
Per comprendere a fondo questo legame, è essenziale definire l’elaborazione spaziale. Essa consiste nella capacità di creare una rappresentazione non verbale del mondo nella propria mente e di essere in grado di trasformarla e manipolarla. Questo va oltre la semplice percezione visiva, che è l’abilità di interpretare un’immagine.
L’elaborazione spaziale ci permette di immaginare, ad esempio, come si muoverebbe una fune in un sistema di carrucole o come ci si può orientare all’interno di un edificio.
È importante notare che la percezione visiva e l’abilità spaziale sono distinte: si può essere bravi a manipolare mentalmente gli oggetti (abilità spaziale) ma non a creare immagini vivide (percezione visiva), o viceversa.
Elaborazione spaziale e discipline STEM
Esiste una forte correlazione tra l’abilità di elaborazione spaziale e il successo nelle discipline STEM.
Sembra che l’eccellenza in questi campi dipenda in parte dalla capacità di ragionare con informazioni visuo-spaziali.
In matematica, questa connessione è particolarmente evidente: i numeri stessi sono stati collegati all’elaborazione spaziale, e la risoluzione di equazioni algebriche spesso implica il “spostamento” e il raggruppamento spaziale di termini.
Anche concetti più complessi in fisica o chimica, come gli spin atomici o le interazioni chimiche, vengono spesso visualizzati e manipolati in forma spaziale.
Uno studio ha rilevato, ad esempio, una correlazione tra la percezione visiva e le prestazioni in corsi di anatomia, dove la capacità di “estrarre” strutture complesse dal contesto generale del cervello richiede una buona elaborazione visuo-spaziale
L'importanza del gioco
- Gioco strutturato con i blocchi: Questo tipo di gioco richiede ai bambini di copiare un design esistente mostrato su una carta. Spesso è un gioco competitivo, pensato per mantenere l’interesse dei bambini. Un esempio citato è il gioco “Blox Rock”.
- Gioco libero con i blocchi: Qui, i bambini costruiscono strutture basandosi sulla propria immaginazione, senza istruzioni o modelli predefiniti.
- Un primo studio su bambini di otto anni ha confrontato il gioco strutturato con i blocchi con il gioco dello Scarabeo (che pure ha una componente spaziale) e ha mostrato miglioramenti statisticamente significativi nelle capacità di elaborazione spaziale (misurate con un compito di rotazione mentale) solo nel gruppo del gioco strutturato con i blocchi. Le risonanze magnetiche funzionali (fMRI) hanno rivelato che il gruppo del gioco strutturato ha mostrato differenze di attivazione nelle regioni paraippocampali e nel cervelletto, aree associate alla memoria di lavoro spaziale e all’elaborazione motoria. Il gruppo Scarabeo non ha mostrato differenze significative nell’attivazione cerebrale.
- Un secondo studio, sempre con bambini di otto anni, ha confrontato il gioco strutturato con il gioco libero, esaminando il loro impatto sull’elaborazione aritmetica (addizione e sottrazione). Per l’addizione, solo il gioco strutturato con i blocchi ha mostrato un miglioramento significativo. Per la sottrazione, entrambi i gruppi hanno mostrato miglioramenti significativi. A livello cerebrale, il gruppo del gioco libero ha mostrato una diminuzione dell’attivazione in regioni legate all’elaborazione aritmetica e spaziale, mentre il gruppo del gioco strutturato ha mostrato un aumento dell’attivazione per entrambe le operazioni. Questo suggerisce che strategie cognitive diverse vengono impiegate a seconda del tipo di allenamento.
- Infine, la ricerca si è estesa ai bambini in età prescolare (quattro anni). Anche a questa età, i bambini sono stati in grado di giocare al gioco strutturato con i blocchi, mostrando una notevole varianza nelle loro abilità. L’uso frequente di “linguaggio spaziale” (“sopra”, “accanto”) da parte degli assistenti di ricerca durante le sessioni ha rafforzato la comprensione spaziale dei bambini. Il gruppo che ha partecipato al gioco strutturato con i blocchi ha mostrato effetti di allenamento sul componente computazionale di un test di prontezza per la scuola materna, in particolare migliorando la capacità di creare insiemi di oggetti più grandi o più piccoli.
Conclusioni
In sintesi, la ricerca evidenzia che le abilità spaziali possono essere allenate attraverso il gioco e che questo allenamento può avere implicazioni positive per l’elaborazione aritmetica.
Il punto cruciale è che il tipo di gioco è determinante: la costruzione strutturata con i blocchi ha effetti diversi rispetto al gioco libero, probabilmente perché allena tipi differenti di elaborazione spaziale, influenzando a sua volta in modo distinto l’elaborazione aritmetica.
Questa distinzione è fondamentale per comprendere come ottimizzare l’apprendimento e lo sviluppo delle competenze chiave per il successo futuro in campi sempre più dominati dalla scienza e dalla tecnologia.