Мультимедиа: когнитивный подход

Коваленко Игорь Николаевич,
преподаватель информатики (ink1969@mail.ru)
ГОУ СПО Каменский педагогический колледж, г. Каменск-Шахтинский Ростовской области

Использование когнитивных моделей в преподавании предоставляет реальную возможность вывести ИТ-компетентность преподавателя на качественно новый уровень. Понимание основных закономерностей получения и обработки информации мозгом и построения системы знаний позволяет по-новому отнестись к вопросу отбора, структурирования и организации учебных мультимедийных пособий.

Исследование вопроса о принципах отбора, структурирования и организации учебного материала мультимедийных пособий должно, безусловно, начинаться с выяснения принципов обработки информации и построения ментальных структур человеческим мозгом.

В работах ведущих отечественных и зарубежных психологов прослеживается определяющая логику наших рассуждений цепочка понятий: ощущения → восприятие → внимание → память. Ощущения, как "недифференцированные и неопредмеченные впечатления" [5] являются отпечатком внешних раздражителей и обрабатываются сенсорными системами человека без участия высших психических процессов. На данном этапе обработки информации определяющими являются такие характеристики раздражителя, как его интенсивность и новизна. Возможные связи между ощущениями (временные, пространственные, семантические) становятся определяющими на следующем этапе обработки информации - восприятии - этапе осознания "чувственно данного предмета или явления" [там же]. Восприятие осуществляется на основе волевых усилий с помощью произвольного внимания. Механизм произвольного внимания можно рассматривать как продукт эволюции мозга в условиях необходимости отбора актуальной информации в общем потоке ощущений и ограниченной емкости кратковременной памяти.

С точки зрения педагога, а, тем более, преподавателя ИТ, актуальна проблема построения достаточно простой и в то же время адекватной современным психологическим данным модели когнитивной системы человека. Использование подобной модели позволит перевести компетентность преподавателя на качественно новый уровень: вместо запоминания множества частных правил организации учебного материала, достаточно принять характерные черты когнитивной модели.

Когнитивная модель - это особая разновидность научных концепций, которая можно определить как "метафору, основанную на наблюдениях и выводах, сделанных из наблюдений, и описывающую, как обнаруживается, хранится и используется информация" [6]. В своих работах известный когнитивный психолог Р. Мейер предлагает следующую модель обработки информации мозгом.

Рис. 1. Когнитивная модель Р. Мейера [1]

Модель когнитивной системы Мейера может рассматриваться как логическое продолжение идей Джемса (1890), Аткинсона и Шифрина, Во и Нормана (1965), Пэйвайо (1986) [3, 4, 6].

Данная модель построена на трех основных допущениях [1]:

• существование двух в общем независимых каналов обработки информации (вербального и невербального);
• ограниченный объем каждого из каналов в кратковременной памяти;
• обработка информации требует активной деятельности мозга по отбору, организации и интеграции информации в базу знаний.

А. Пэйвайо в своей теории двойного кодирования информации (DCT - Dual Coding Theory) предлагает разделение обработки вербальной и невербальной информации между двумя независимыми, но взаимодействующими каналами. Поскольку, в рамках отечественной психологии такой подход не является традиционным, проиллюстрируем суть предмета.

Таблица 1. Ортогональные отношения между сенсорными модальностями и способом кодирования информации. (адаптировано на основе [3]).

На этапе возникновения ощущений (сенсорные системы) информация поступает по зрительному или слуховому каналу. Восприятие предполагает активную обработку поступающей информации (отбор релевантной информации). В кратковременной (рабочей) памяти происходит выделение вербальной и невербальной (образной) информации, которая обрабатывается раздельными каналами. Возможности каждой из подсистем с точки зрения объема удержания и скорости обработки информации ограничены. Внутри каждого из каналов возникают внутренние ассоциации (слово - слово, образ - образ). Взаимодействие каналов порождает перекрестные ассоциации (слово - образ, образ - слово). Для построения когерентных смысловых структур привлекаются знания из первичной базы (долговременная память) - происходит интеграция знаний. Знания в долговременной памяти могут представляться, например, как особая структура ментальных моделей, связанных системой перекрестных ссылок.

Таким образом, еще один, нетрадиционный для отечественной педагогической общественности, смысл понятия "мультимедиа" может быть выражен простой формулой: Мультимедиа = Слова + Образы.

Опираясь на достаточно простую и наглядную когнитивную модель можно получить ряд общих принципов представления учебного материала с применением мультимедиа (на основе [1]):

• принцип мультимедиа (обучение на основе слов и изображений эффективнее, чем на основе только слов);
• пространственный принцип размещения (связанные текст и изображения должны располагаться рядом);
• принцип размещения во времени (связанные слова и изображения должны предъявляться одновременно);
• принцип соответствия (избыточные слова, изображения и звуки должны быть исключены из материала);
• принцип модальности (эффективность анимации в речевом сопровождении выше, чем в сопровождении текста);
• принцип избыточности (эффективность выше при использовании анимации с речевым сопровождением, чем в сопровождении речи и текста);
• принцип индивидуальных различий (эффект выражен сильнее для обучаемых с низким уровнем первичных знаний).

На основе применения когнитивной модели и общих принципов мультимедиа обучения можно получить достаточно полный набор практически направленных рекомендаций. Например, попробуем ответить на вопрос "Насколько оправдано "красочное" оформление учебного пособия?"

Во-первых, следует разделить оформление шрифтовое и оформление графическое. Шрифтовое оформление должно помогать концентрировать внимание на особо важных фрагментах текста, выделять текстовые элементы навигации и структурные блоки материала. Рекомендации, даваемые множеством пособий для разработчиков учебных материалов, вполне соответствуют выводам описанной нами теории (ограничение на число используемых одновременно гарнитур, сочетание оттенков текста и фона, приемы выделения фрагментов текста начертанием и цветом).

Во-вторых, вспомнив, что основная цель - не предъявление учебного материала, а уменьшение нагрузки на когнитивную систему, выделим графику иллюстративную и выполним ранжирование иллюстраций по эффективности их применения.

Иллюстрации (статическая или динамическая графика, видео) можно разделить на четыре вида (по убыванию эффективности):

1. объясняющие (причинно-следственные связи во взаимодействии компонентов системы);
2. организационные (состав и взаимное расположение компонентов в составе системы);
3. презентативные (изображают конкретные объекты, имеющие отношение к изучаемому вопросу);
4. декоративные ("для красочности" - не несут дополнительной сущностной информации). (адаптировано из [1])

В-третьих. Элементы оформления могут нести большую смысловую нагрузку. Так, например, использование объединяющих контуров и заливок может служить эффективным приемом для группировки элементов изображения, фрагментов текста, пунктов меню и т.д. Использование разделительных линий позволяет решить обратную задачу - выполнить четкое разграничение объектов в пределах экрана (страницы, слайда).

Из сказанного следует, что "красочность" оформления того или иного содержательного элемента определяется степенью его важности и необходимости. Доля презентативной и декоративной графики должна быть сведена к минимуму. Избыточно яркое оформление, чрезмерная детализация, отвлекают, рассеивают внимание обучаемого и несут в себе избыточную информацию, что чаще всего приводит к перегрузке когнитивной системы и, как следствие, - к быстрой утомляемости, снижению темпов обучения и его результативности. [2]

Когнитивные модели представляют собой компактные и достаточно простые для понимания метафоры ментальных процессов. Их грамотное применение позволяет преподавателю более осознанно подходить к проблемам отбора, структуризации и организации учебных мультимедийных пособий.

Литература:

1. Mayer R. E. Multimedia learning. - Cambridge University Press. New York, USA, 2001.
2. Mayer R. E., Moreno R. Nine ways to reduce cognitive load in multimedia learning. //Educational psychologist. - 2003, 38(1), - pp. 43-52.
3. Sadoski M., Paivio A. A dual coding theoretical model of reading // Ruddel R. B. & Unrau N. J. (Eds.) Theoretical models and processes of reading - Newark, DE: International Reading Association. 2004. - pp. 1329-1362.
4. Немов Р. С. Психология: Учеб. для студентов высш. пед. учеб. заведений. В 3 кн. / Р. С. Немов. - М.: Просвещение: ВЛАДОС, 1995. - Кн. 1. Общие основы психологии. - 576 с.
5. Рубинштейн С. Л. Основы общей психологии / С. Л. Рубинштейн. - СПБ.: Питер, 1999. - 720 с.
6. Солсо Р. Когнитивная психология / Р. Солсо. - СПб.: Питер, 2006. - 589 с.