Zastosowanie inteligentnych multimediów w rozwoju umiejętności poznawczych

Kinshuk

Massey University, Palmerston North, New Zealand

Sukces procesu nauczania w inteligentnym systemie edukacyjnym zależy od tego, w jaki sposób ten system prezentuje dziedziny wiedzy osobie uczącej się oraz jak zmienia się sposób prezentacji (zaawansowanie i poziom trudności) zgodnie z postępem osoby uczącej się. Strategie nauczania są głównym źródłem decyzyjnym wpływającym na prezentację konkretnej dziedziny wiedzy. Odpowiednia struktura nauczania daje możliwość efektywnego i skutecznego stworzenia strategii nauczania dla danej dziedziny wiedzy. Wielu naukowców podkreśla potrzebę stworzenia odpowiedniej struktury edukacyjnej w użyciu technologii multimedialnej w systemach edukacyjnych.

Adams i in. (1996) zwracają uwagę, że komputerowy program edukacyjny jest nie tylko źródłem nauczania i samouczenia się, ale także obiektem niosącym ze sobą strategie edukacyjne. Dlatego też projektowanie takiego systemu i jego prezentacja powinny uwzględnić teorie i zasady nauczania, pedagogikę, która odnosi się do tych zasad oraz jakie one mają wpływ na projekt i praktykę dotyczącą nauczania.

Pham (1997) zaznaczył, że w obecnych czasach wiele systemów edukacyjnych opartych na multimediach, pokłada zbyt duży nacisk na psychomotoryczne aspekty i kuszą uczącego się poprzez użycie spektakularnych efektów jak obrazy, animacje, wideo  i dźwięk. W takich systemach nacisk został przeniesiony z odpowiednich wyników nauczania i rozwoju poznawczego, a cel zdobywania wiedzy zdaje się być rozmyty.

Palmiter i in. (1991) ostrzegają, że nie powinno się tego zakładać, że instrukcje będą kodowane w długoterminowej pamięci tylko dlatego, że element wizualny jest obecny. Pham (1997) uznał, że mało uwagi w procesie projektowania systemów edukacyjnych opartych na multimediach zostało poświęcone poznawczym, pedagogicznym i psychologicznym aspektom nauczania. Podkreślił on, że dobry multimedialny system edukacyjny nie może pomijać celów edukacyjnych,   korzystając w tym samym czasie z zaawansowanej technologii.

Technologia multimedialna może przyczynić się do sukcesu nauczania tylko w przypadku, kiedy jest ona w stanie odpowiednio reprezentować zadania i teorie danej dziedziny. Rheingold (1990) polecał, aby prezentacje multimedialne były również w stanie wspomagać cel danego systemu.

Multimedia i umiejętności poznawcze

Użycie obiektów multimedialnych takich jak obrazy, animacje i symulacje w systemie edukacyjnym może w dużym stopniu wzmocnić skuteczność systemu wspomagając umiejętności poznawcze poza innymi elementami dziedziny. Różne obiekty multimedialne mogą wspomagać poszczególne wymagania różnych celów nauczania. Na przykład, animacje są odpowiednie do bezpośredniego nauczania, symulacje do nauki poznawczej, a diagramy do nauczania w procesie podejmowania decyzji. Jednakże, samo zebranie i połączenie obiektów multimedialnych w system nie daje gwarancji odpowiedniego wyniku nauczania (Rogers i in. 1995). Cartwright (1994) polecał, aby systemy edukacyjne były bardziej funkcjonalne jako wynik użycia wielu elementów graficznych, a nie jako niezrozumiałą masą na skutek zbytniego użycia środków graficznych. Inny ważny aspekt na drodze do skutecznego nauczania to odpowiednie współdziałanie uczącego się z elementami interfejsu, szczególnie gdy nauczanie jest złożoną aktywnością (lub procesem), która łączy różne elementy takie jak znajdowanie informacji i zapamiętywanie (Dillon, 1996).

W dziedzinie umiejętności poznawczych użycie obiektów multimedialnych w odpowiedniej strukturze edukacyjnej może zaspokajać różne potrzeby nauczania, które powstają w różnych etapach zdobywania umiejętności poznawczych. Teoria Cognitive Apprenticeship framework (Collins, Brown & Newman, 1989) podaje jeden bardzo efektywny sposób (zobacz Quinn, 1997; Gibbons, 1996 & Clark, 1997). Cognitive Apprenticeship framework pokłada główny nacisk na umiejętności poznawcze, ale także umożliwia wiedzę w danej dziedzinie oraz umiejętności fizyczne. Dlatego jest on odpowiedni w celu zdobywania ekspertyzy w danych dziedzinach, w których nacisk jest pokładany na zadania, gdzie cechy poznawcze są głównym tematem w procesie nauczania. Zgodnie z Cognitive Apprenticeship framework:

• uczący się mogą studiować przykłady oparte na rozwiązaniach ekspertów w celu rozwoju ich własnego modelu dziedziny, to znaczy zadania, narzędzia i rozwiązania (modelowanie),

• uczący się mogą sami rozwiązywać zadania poprzez konsultację z elementem ćwiczeniowym (nauczanie);

• indywidualne nauczanie w tym systemie jest stopniowo redukowane wraz ze wzrastającymi osiągnięciami i rozwiązywaniem problemów przez uczącego się (zanikanie).

Przeważnie uczący się zaczyna proces nauki obserwacją danego problemu w danym systemie, jak gdyby był on przeprowadzany przez eksperta danej dziedziny, a następnie stara się naśladować ten problem. Jeśli efekty tej próby nie są prawidłowe lub nie są optymalne, system zaczyna asystować uczącemu się w poszukiwaniu źródeł błędów. Jeśli jest to konieczne, uczący się może ponownie zaobserwować podejście eksperta w tym zadaniu i w związku z tym, że ponowne obserwacje są rezultatem pytania ze strony uczącego się, przyswajanie przez niego szczegółów z tej obserwacji wzrasta wielokrotnie.

Kiedy uczący się pomyślnie naśladował dany problem, system dawał mu szansę powtórzenia zadania w innym scenariuszu, aby mógł on osiągnąć biegłość w rozwiązywaniu tego typu zadań. Proces powtarzania umożliwia również abstrahowanie teorii związanych z zadaniem i pomaga uczącemu się w użyciu tych teorii w różnych scenariuszach.

Różne zadania (problemy) oraz stadia w teorii Cognitive Apprenticeship framework mają różne wymagania z punktu widzenia nauczania i co następuje, wymagają innych obiektów multimedialnych do celów współdziałania między uczącym się, a treścią danej dziedziny wiedzy. W następnej części rozważa się stosowność różnych obiektów multimedialnych do celów systemów edukacyjnych uwzględniając zasady zawarte w Cognitive Apprenticeship framework.

Obiekty multimedialne i Cognitive Apprenticeship framework

Pierwszym krokiem w Cognitive Apprenticeship framework jest faza obserwacyjna, kiedy uczący się obserwuje wzór rozwiązania poprzez przykład eksperta. W tym systemie jest to możliwe, aby uczący się realizował badania poprzez czytanie, obserwowanie obrazów, oglądanie wideo lub animacji (Payne i in., 1992), a także słuchanie nagrań audio. Kiedy uczący się posiada podstawowe zrozumienie i jest zdecydowany na dalsze skomplikowane obserwacje, system jest w stanie zapewnić mu taką możliwości poprzez konkretne części obrazów (image maps), animacje kontrolowane przez użytkownika systemu, filmy wideo z możliwością podejmowania wspólnych działań oraz przykłady virual reality, gdzie uczący się aktywnie angażuje się w proces obserwacji.

Po fazie obserwacji, uczący się ma za zadanie naśladować zaobserwowane zadania, aby zamienić je na umiejętności. Symulacje i diagramy mogą zapewnić uczącemu się adaptacyjne środowiska, gdzie może on naśladować problemy pod kierunkiem eksperta należącego do systemu. Postęp w rozwoju umiejętności może być potem mierzony w scenariuszach zadań i fazą oceny, gdzie wszystkie wyżej wymienione obiekty multimedialne pełniłyby swoją rolę w razie potrzeby. Kiedy podstawowe umiejętności zostaną opanowane, uczący się może osiągnąć biegłość poprzez ćwiczenia powtórzeniowe za pomocą symulacji i diagramów w różnych scenariuszach. Takie ćwiczenie pomogłoby również w generalizacji zdobytej wiedzy w celu używania jej później w nieznanych sytuacjach.

Tabela 1 pokazuje streszczenie powyższej dyskusji poprzez przykłady obiektów multimedialnych odpowiednich do różnych zadań zgodnie z Cognitive Apprenticeship framework

Tabela 1. Zadania w zdobywaniu umiejętności poznawczych i związane z nimi obiekty multimedialne.

Streszczenie

Obecnie zbyt mało uwagi poświęca się użyciu technologii multimedialnej w systemach edukacyjnych z uwzględnieniem teorii edukacyjnych. Powyższy artykuł proponował podejście z punktu widzenia teorii Cognitive Apprenticeship framework. Badania w tej dziedzinie są kontynuowane.

Tłumaczyła Dorota Mularczyk

Wersję angielską tego artykułu znajdą państwo klikając tutaj.

Teksty źródłowe:

Adams E. S., Carswell L., Ellis A., Hall P., Kumar A., Meyer J. & Motil J. (1996). Interactive multimedia pedagogies: Report of the working group on interactive multimedia pedagogy. Sigcue Outlook, 24 (1, 2 & 3), pp 182-191.
Cartwright W. E. (1994). Multimedia in an undergraduate course in Land Information: From pen to interactive programming. Interactive Multimedia in University Education: Designing for Change in Teaching and Learning (A-59) (Eds. Beattie K., McNaught C. & Wills S.), Elsevier Science B. V. (North-Holland), pp 1-13.
Clark R. (1997). The promise of cognitive apprenticeship.
http://www.macromedia.com/support/authorware/basic/instruct/instruct18.html
Collins A., Brown J. S. & Newman S. E. (1989). Cognitive Apprenticeship : Teaching the crafts of reading, writing and mathematics. Knowing, Learning and Instruction (Ed. L. B. Resnick), Hillsdale, NJ: Lawrence Erlbaum Associates. 453-494.
Dillon A. (1996). Myths, misconceptions, and an alternative perspective on information usage and the electronic medium. Hypertext and Cognition (Eds. Rouet J., Levonen J. J., Dillon A. & Spiro R. J.), Lawrence Erlbaum Associates, New Jersey, pp 25-42.
Gibbons A. S. (1996). New techniques for an old profession. Paper presented at the Frontiers in Education Conference, Salt Lake City, USA Nov. 6-9, 1996.
Palmiter S., Elkerton J. & Baggett P. (1991). Animated demonstrations vs written instructions for learning procedural tasks: a preliminary investigation. International Journal of Man-Machine Studies, 34, pp687-701.
Payne S. J., Chesworth L. & Hill E. (1992). Animated demonstrations for exploratory learners. Interacting with Computers, 4 (1), pp 3-22.
Pham B. (1997). Development of educational multimedia systems. Australasian Association for Engineering Education - 9^th Annual Convention and Conference, Dec. 14-17, 1997, Ballarat, Australia.
Quinn C. N. (1997). Engaging learning. ITForum Paper 18, http://itech1.coe.uga.edu/itforum/paper18/paper18.html.
Rheingold H. (1990). An interview with Don Norman. The Art of Human-Computer Interface Design (Ed. B. Laurel), Addison-Wesley, Reading Mass., pp5-10.
Rogers E., Kennedy Y., Walton T., Nelms P. & Sherry I. (1995). Intelligent multimedia tutoring for manufacturing education. Paper presented at Frontiers in Education conference, November 2-4, 1995, Atlanta, Georgia, USA.

Pan dr Kinshuk pracuje w Massey University w Palmerston North w Nowej Zelandii.

e-mail kinshuk@massey.ac.nz, kinshuk@mailandnews.com
Program Chair, Intl.Workshop on Adv.Learn.Tech.(IWALT2000) http://lttf.ieee.org/iwalt2000/
General Chair, Intl.Conf.on Adv.Learn.Tech.(ICALT2001) http://lttf.ieee.org/icalt2001/
Editor, "Educational Technology & Society" http://ifets.ieee.org/periodical/
Chair, IEEE Learning Technology Task Force http://lttf.ieee.org/
Chair, ACM SIGCHI New Zealand http://www.acm.org/chapters/sigchi_nz/
Information Systems Dept., Massey Univ., Private Bag 11-222, Palmerston North, New Zealand
Tel: +64 6 3505799 ext. 2090 Fax: +64 6 3505725
http://fims-www.massey.ac.nz/~kinshuk