Mechanika umysłu

czy czytasz razem ze swoim dzieckiem?

Zapewne nie pamiętasz własnej nauki czytania, ale być może obserwujesz postępy w uczeniu się „literek” najmłodszych członków swojej rodziny. Prawidłowe wykształcenie zdolności czytania jest warunkiem dalszego rozwoju intelektualnego. Wykorzystanie komputerów w tym procesie sprzyja stworzeniu optymalnych warunków do nabywania tej zdolności.

Efektem badań nad językiem i procesami poznawczymi jest Colorado Literacy Tutor. Ogromną zaletą tego systemu jest to, że kształtuje on przede wszystkim zdolność czytania ze zrozumieniem i nabywania wiedzy z tekstu. Wprowadzenie ćwiczeń kształtujących świadomość fonologiczną na poziomie wieku przedszkolnego przyspiesza sprawne opanowanie nauki czytania. Badania nad dysleksją pokazują, że jedną z podstawowych przyczyn tego problemu są właśnie braki w analizie i syntezie sylab.

zadanie rozpoznawania środkowej sylaby

W rozpoznawaniu sylab i wyrazów, dziecko jest wspomagane przez Wirtualną Nauczycielkę, która podaje treść zadania, ocenia je i zachęca do pracy. Jej animowany awatar porusza wargami tak jak poruszają nimi ludzie gdy wypowiadają dane słowa. Co więcej cyfrowa twarz nauczycielki wyraża emocje w odpowiedzi na działania ucznia dzięki czemu komunikacja jest zbliżona do naturalnej.

Po ćwiczeniu tych umiejętności bazowych, dziecko ma możliwość wypróbowania swych nowych kompetencji korzystając z interaktywnych książek. Dziecko może je odsłuchać dowolną ilość razy, a także wskazać odpowiednie słowa, by zapoznać się z ich wymową. Jednocześnie może obserwować ruchy warg animowanej postaci zgodne z wypowiadanymi głoskami. Mały uczeń może także czytać na głos razem z lektorem. Wbudowany algorytm rozpoznawania mowy SONIC umożliwia bieżącą korektę zdolności fonologicznych dziecka. Podświetlanie odpowiednich słów podczas odczytu uczy sprawnego wodzenia oczami po tekście i co za tym idzie – płynności czytania. Badania Tinkera z 1980 pokazują, że osoby dopiero uczące się czytać wykonują wiele nadmiarowych i chaotycznych ruchów oka (sakkad i regresji) w porównaniu z wprawnymi czytelnikami.

Program Colorado Literacy Tutor jest bardzo dobrym przykładem wykorzystania wiedzy o procesach poznawczych do stymulowania rozwoju z użyciem najnowszych technologii. Warto jednak pamiętać, że mimo wielu zalet jest to program wspomagający nauczanie, a nie uczący.

Szerszą prezentację możliwości programu oraz wyniki badań pilotażowych w kontekście w nauki języka obcego można znaleźć w artykule Colorado Literacy Tutor jako pomoc w nauce i doskonaleniu czytania w języku angielskim dla polskich dzieci Konrada Juszczyka.

Zapraszam do lektury i komentowania!

Zachęcam do dyskusji – czy multimedialne programy edukacyjne są skuteczniejsze niż tradycyjne formy nauczania?

Mocną stroną e-learningu,  osoba ucząca się otrzymuje taką wiedzę jaką potrzebuje w odpowiednim dla siebie czasie.  Przykładem takiego dopasowania są  kursy o nieliniowej nawigacji, gdzie kursant może pominąć pewne elementy, a pewne przerobić dokładniej. Czy jednak zdobyta wiedza uzupełni jego luki kompetencyjne? Czy zrealizuje w ten sposób cele szkolenia? Zależy to w znacznej mierze od metodyka i projektanta. Powstaje więc problem serwowania takich treści, które usatysfakcjonują osobę uczącą się.

Jeśli nie masz doświadczenia ze szkoleniami e-learning, to na pewno znasz sytuację, gdy „przeszukasz pół Internetu”, a odpowiedzi na frapujące pytanie nie znajdziesz. Czy nie lepiej byłoby, gdyby komputer miał wiedzę co już wiesz i czego dokładnie szukasz?

Choć, po porażce systemów eksperckich wydawało się, że modelowanie umysłu za pomocą logiki jest drogą donikąd, to okazuje się, że pewne tropy są bardzo obiecujące.  W dziedzinie zdalnego nauczania ciekawe jest wykorzystanie inteligentnych systemów wspierających nauczanie (Inteligent Tutoring System).

Są to systemy, które budują profil kursanta na podstawie jego aktywności i na tej podstawie konstruowany jest przebieg szkolenia.  Punktem wyjścia dla zbudowania modelu wiedzy studenta są najczęściej teorie styli uczenia się. Systemy tej klasy, wykorzystując algorytmy Sztucznej Inteligencji śledzą postępy kursanta, by dopasować do nich odpowiednią informację zwrotną, podpowiedzi czy sugestie dotyczące dalszej pracy.  Dzięki temu, nauczyciel przygotowuje treść i śledzi raporty kursantów, a system odpowiada na indywidualne potrzeby kursantów. Tym samym treści edukacyjne dostosowywane są do ucznia, a nie na odwrót.

Na polskim rynku rozwiązań e-learningowych nie spotkałem się z tego typu oprogramowaniem. Jeśli znasz jakiś, będę wdzięczny za umieszczenie komentarza (najlepiej z linkiem). W wielu szkołach średnich w Stanach Zjednoczonych wykorzystywany jest natomiast Cognitive Tutor, wspomagający naukę matematyki. Poza oczywistymi korzyściami z użycia technologii np. automatyczną oceną wykonania, zapewnia np. prezentację problemu na wiele sposobów.

Zasadnicza architektura ITS’ów składa się z czterech połączonych modułów:

1. interfejsu graficznego służącego komunikacji kursant-system
2. bazy wiedzy, będącej poznawczym modelem wiedzy eksperta zapisanej formalnie
3. profil studenta zbierający informację o jego działaniach i wynikach
4. moduł tutora zapewniający prezentację zadań, informacji zwrotnych czy podpowiedzi zgodnie z danymi z profilu studenta

W niektórych kursach można znaleźć wirtualnego mentora, który jest animowanym przewodnikiem po kursie i motywuje kursantów. Interesujące wydaje się połączenie jego dotychczasowej roli z modułem tutora. Dzięki temu wirtualny przewodnik nie tylko prowadzi, ale również wie kogo prowadzi.

Wykorzystanie chatterbotów ma swoje ograniczenia, ale w przypadku e-learningu zakres wiedzy bota nie musi dotyczyć „życia w ogóle”, ale fragmentu wiedzy, którego dotyczy szkolenie.  Wirtualni asystenci, którzy porozumiewają się z użytkownikiem językiem naturalnym mogliby pomagać w poruszaniu się po kursie, wyszukiwaniu informacji lub wspierać i motywować kursantów.

Zobacz jak radzą sobie najlepsze programy symulujące konwersację na konkursie Loebnera:

Kursant otrzymuje przyjazne (niekiedy zabawane) i co ważne naturalne środowisko komunikacji z systemem, a odpowiedzialni za kurs garść cennych danych z zapisów rozmowy.

Co sądzicie o tego typu rozwiązaniach w kontekście zdalnej edukacji? Czy faktycznie warto inwestować środki w systemy profilujące w ten sposób kursantów czy też sam kursant najlepiej wie co jest dla niego dobre?

Zapraszam do dyskusji!

Jak skutecznie przekazywać wiedzę w multimedialnych kursach? Skutecznie, to znaczy tak, aby osoby uczące się jak najwięcej z tej wiedzy skorzystały, a przynajmniej zapamiętały.

Czy zmysły, a szczególnie wzrok i słuch konkurują między sobą?

Jaki rodzaj informacji nadaje się szczególnie do prezentacji wizualnie, a jaki warto przekazać słuchowo?

Poniżej zamieszczam fragmenty mojego artykułu na ten temat. W wersji drukowanej pojawi się w grudniu, a prezentacji będzie można posłuchać na 5. Poznańskim Forum Kognitywistycznym.

Redukcja obciążenia poznawczego

Pojęcie obciążenia poznawczego (cognitive load) odnosi się do ograniczeń pamięci roboczej.  Obciążenie pamięci roboczej, której pojemność jest indywidualną cechą każdego człowieka, powoduje błędy i sztywność poznawczą, a ostatecznie frustrację. John Sweller wyróżnia dwa rodzaje obciążenia – wewnętrzne (intrinsic cognitive load), nieodłączne rozmaitym zadaniom poznawczym oraz poboczne (extraneous cognitive load), generowane przez sposób prezentacji materiału i będące pod kontrolą dydaktyka. Teoria Swellera dostarcza empirycznie potwierdzonych wskazówek odnoszących się do tego jak  uniknąć owego niechcianego obciążenia poznawczego.

Najważniejszą zasadą jest podział pierwotnego materiału na możliwie najmniejsze znaczące części, podschematy i zaznaczenie związków pomiędzy nimi. Jedną z możliwych przyczyn skuteczności strategii  dzielenia jest mechanizm bezgłośnych powtórek w pętli fonologicznej proponowanej w modelu Baddeleya i Hitcha.  Im krótsze są  słowa kluczowe lub nowo poznane, tym więcej może być utrzymanych słów w pętli i ostatecznie trwale przeniesionych do pamięci długotrwałej.

Integracja uwagi

Zakładając ograniczone zasoby pamięci roboczej, Sweller i jego współpracownicy wykazali, że do jednego kanału sensorycznego powinna być kierowana jednolita informacja. Jeśli w przygotowanych materiałach nie ma owej spójności następuje tzw. efekt rozszczepienia uwagi (split-attention effect). Badania wykazały istnienie owego efektu zarówno dla wzroku [Chandler, Sweller 1992] jak i słuchu[Moreno, Mayer 2000]. W przypadku wzroku dowiedziono, że lepiej jest integrować tekst z odpowiadającym mu diagramem (por. rys.2), ponieważ zmuszanie osoby uczącej się do porównywania i łączenia w pamięci roboczej obu wzrokowych bodźców wzmaga obciążenie poznawcze.

Rysunek 2. Efekt rozszczepionej uwagi powodowany przez rozdzielenie diagramu i tekstu w przykładzie po lewej stronie.  Źródło: WIKIPEDIA

Badani przez Mayera studenci, którzy czytali tekst wyjaśniający działanie pewnego mechanizmu i jednocześnie mogli korzystać z załączonych ilustracji na tej samej stronie byli o 75% skuteczniejsi podczas wykorzystywania wiedzy niż ci, którzy mieli na jednej stronie tekst, a na drugiej ilustracje. W innym badaniu część studentów, którzy jednocześnie słuchali narracji i widzieli odpowiadającą jej animację wykonali późniejsze zadanie o 50% lepiej niż ci, którzy widzieli animację przed lub po narracji[Moreno, Mayer 2000]. Zintegrowany obraz i tekst trafia do pamięci roboczej jako spójna, pojedyncza informacja, a w przypadku czasowej niespójności przekazu mamy do czynienia z bodźcem wymagającym dodatkowego przerzucenia uwagi.  Przytoczone wyniki wskazują, że tekst i ilustracja nie tylko powinny dopełniać się treściowo, ale również być prezentowane jednocześnie.

Aby zredukować nadzorcze funkcje centralnego systemu wykonawczego pamięci roboczej, Mayer zaleca, aby w prezentowanym wzrokowo materiale posługiwać się obrazem – diagramami, schematami, ilustracjami itp., a przekaz słowny udostępnić jako narrację.  Badani, którzy widzieli ilustracje i odsłuchiwali narrację mieli o 50% lepsze wyniki w późniejszym teście niż ci, którzy na ekranach widzieli ilustracje i tekst oraz słyszeli  ten sam tekst jako narrację [Moreno, Mayer 2000]. O tym, że zdublowanie tekstu na ekranie z narracją powoduje obciążenie poznawcze możemy sami się przekonać. Wystarczy przypomnieć sobie wykład czy konferencyjne wystąpienie, na którym prelegent czyta zawartość prezentacji multimedialnej. W obliczu takiego zjawiska, tracą na znaczeniu zasady tworzenia prezentacji, w których nie należy przekraczać sześciu wierszy tekstu lub stosować co najwyżej czterech punktorów. Aby zatem prezentacje i kursy były dopasowane do możliwości poznawczych odbiorców należy ograniczyć do niezbędnego minimum tekst na ekranie i docenić wartość przekazu słuchowego.

Badania Paivio [Paivio,1971] dowiodły ponadto, że słowa kodowane są przez system niewerbalny tylko gdy są bardzo konkretne, zaś system werbalny jest w stanie zakodować każdy rodzaj informacji. Użycie systemu werbalnego, ze względu na jego sekwencyjny charakter sprawdza się także dla materiału, w którym istotna jest kolejność i porządek przyczynowo-skutkowy. Można zatem zaryzykować twierdzenie, że kurs z obrazowymi ekranami i narracją w tle nadaje się szczególnie do szkoleń „twardych”, ponieważ tam istotniejsze są umiejętności analityczne i proceduralne niż emocjonalne jak w przypadku szkoleń z umiejętności „miękkich”.

Literatura:

• Chandler, P.,  Sweller, J. 1992, The split-attention effect as a factor in the design of instruction. British Journal of Educational Psychology, 62, s.233-246
• Moreno, R., Mayer, R. E. 2000, A coherence effect in multimedia learning: The case for minimizing irrelevant sounds in the design of multimedia instructional messages, Journal of Educational Psychology, 92(1), s.117-125.
• Paivio, A. 1971, Imagery and verbal process, New York: Holt, Winehart and Winston.

Firmowe zebrania, konferencje, wykłady – prezentacje PowerPoint na dobre skojarzone zostały z przekazem informacji. Niezależnie od tego czy jesteś poważnym projektantem czy studentem, to, co przeczytasz może sprawić, że wzbudzisz swoim wystąpieniem zainteresowanie, a to co mówisz zostanie w głowach słuchaczy.

Projektowanie prezentacji w PowerPoint (lub Open Office Impress) powinno uwzględniać sposób w jaki ludzie się uczą.

W 1974, amerykański psycholog Baddeley zaproponował model pamięci roboczej. Przechowuje ona informacje niezbędne w inteligentnym i celowym wykonywaniu bieżących zadań oraz nabywaniu schematów podczas uczenia się. Znasz zapewne uczucie, gdy słuchasz prelegenta obserwując planszę pełną tekst i po prostu „wyłączasz się” pod naporem informacji? Obciążenie pamięci roboczej, której pojemność jest indywidualną cechą każdego człowieka, powoduje błędy i sztywność poznawczą, a ostatecznie frustrację.

Jeden umysł, dwa kanały

Podczas przyswajania wiedzy, umysł przetwarza informację z dwóch kanałów: wizualnego i słownego. PIerwszy uchwytuje to, co widzimy (ilustracje, wykresy, diagramy itp.), a drugi to, co słyszymy (narracja i dźwięki środowiskowe). Uwaga, konieczna do zapamiętania informacji, dzielona jest między te dwa źródła informacji. Jak można uniknąć obciążenia nadmiarem informacji?

Przygotowując prezentację, pamiętaj, że Twoi słuchacze będą to, co mówisz włączać do swojej istniejącej wiedzy.

Jak ulepszyć swoje prezentacje?

Ciff Atkinson i Richard E. Mayer na podstawie badań, sugerują zastosowanie 5 sposobów na to, by nasze prezentacje były „kompatybilne” z tym, jak nasz umysł przyswaja informację:

1. Stosuj krótkie, ale wyraźne nagłówki. Zawrzyj w nich główną myśl danego slajdu.
2. Podziel, to co chcesz powiedzieć na najmniejsze sensowne całości. Utwórz z nich logiczną opowieść.
   
3. Zrezygnuj z tekstu na slajdach! Zamieść ilustracje, diagramy i wykresy, a reszę przekaz w narracji. Zredukujesz w ten sposób obciążenie kanału wzrokowego i wykorzystasz kanał słuchowy.
4. Jeśli konieczne jest zamieszczenie tekstu na slajdzie, zawsze łącz go z grafiką. Zrezygnuj z punktorów.
5. Zamieszczaj na slajdzie tylko to, co wspiera jego główną ideę. Pamiętaj, że wszystkiego nie da się przekazać.
   

Dla zainteresowanych polecam artykuł, z którego pochodzą te rady: Five ways to reduce PowerPoint overload.

Uwaga e-learningowcy! Jeśli chcecie dowiedzieć się co wynika dla projektowania skutecznych kursów z teorii multimedialnego uczenia i teorii obciążenia poznawczego, zapraszam na 5. Poznańskie Forum Kognitywistyczne, w dniach 5-6 grudnia. Udział bezpłatny!

Rozpoczynający się rok akademicki, a w moim przypadku także kurs językowy skłaniają do zastanowienia się nad efektywnym uczeniem się. Są dziedziny, w których zapamiętywanie jest bardzo istotne. W nauce języków obcych będzie to przyswajanie nowego słownictwa.

Wielu z nas korzystało zapewne z różnych metod trwałego zapamiętywania – karteczki na sprzętach domowych, skojarzenia itp. Problem jak się uczyć słownictwa języka obcego zainspirował badaczy z różnych dziedzin. Hermann Ebbinghaus już w 1885 zauważył, że większość nabywanego materiału tracimy bardzo szybko (ok. 1 godzina po przyswojeniu), po czym tempo zdecydowanie spada:

W latach ’80 badania nad uczącycmi się hiszpańskiego przeprowadził Bahrick. Zaobserwoał on, że spadek poprawności w testach słownikowych byłnajwiększy w przeciągu piewszych trzech lat od zakończenia nauki.

W tym samym czasie polski biolog i informatyk, Piotr Woźniak we współpracy z innymi naukowcami zainteresował się optymalizacją procesu powtórek. Analiza statystyczna i badania empiryczne stały się podstawą metody SuperMemo.  Autorzy metody zastosowali również strategię podziału materiału na małe części. Optymalizacja polega na minimalizacji czasu nauki i maksymalizacji efektywności zapamiętywania. Punktem wyjścia jest przedstawiona wyżej krzywa zapominanania. Gdy tylko poziom odpamiętania spada poniżej 90% aplikowana jest powtórka. Dobrze ilustruje to animacja na stronie firmy.

Na temat SuperMemo powstało wiele badań i publikacji. Wiele z nich to rzetelne prace z zakresu neurobiologii czy biocybernetyki. Rozwój metody jest bardzo dobrym przykładem pożytecznego wykorzystania wiedzy o poznaniu.

Dla chcących skorzystać ze skuteczności metody, producent udostępnił darmową wersję programu w wersji 98. Aby zaoszczędzić sobie czasu z tworzeniem bazy warto zajrzeć do pobieralni baz SuperMemo, gdzie użytkownicy umieścili spakowane do formatu zip bazy słówek, które wystarczy wgrać do programu.