Психофізіологія та теорії навчання людини
1.7.1. Психофізіологічні особливості людини
Особливу роль в технології створення електронних навчальних курсів відіграє проблема врахування психофізіологічних особливостей людини. Сприйняття інформації і здатність її відтворювати залежить від особливостей пам'яті, типу мислення, а також типу темпераменту чи центральної нервової системи. Прийнявши інформацію, що поступає в мозок, людина її аналізує й обробляє. У процесі обробки вирішальна роль належить пам'яті. Пам'ять - це процес відображення, зберігання і відтворення інформації від раніше отриманих сигналів.
До основних характеристик пам'яті відносять обсяг інформації, що запам'ятовується, швидкість запам'ятовування, тривалість збереження (швидкість того, що забувається), повнота і точність відтворення. Обсяг інформації, що зберігається в пам'яті, залежить від модальності (виду аналізатора) і способу подання.
За обсягом, функціональним призначенням і тривалістю збереження інформації пам'ять поділяється на оперативну (короткочасну) і постійну (довготривалу) пам'ять.
Короткочасна пам'ять, у свою чергу, поділяється на безпосередню і оперативну. У безпосередній зберігається майже вся інформація, що надійшла в якийсь момент часу на органи чуття, але недовго (фотографія об'єкту). Постійна пам'ять - вид пам'яті, для якої характерне тривале збереження матеріалу після багатократного його повторення і відтворення. Довготривала пам'ять забезпечує зберігання інформації протягом тривалого часу для прогнозування ситуації і орієнтована на смисловий зміст. Обсяг довготривалої пам'яті обмежений не числом стимулів, а кількістю інформації, що зберігається, і складає близько 1020 бітів. Швидкість обробки інформації довготривалою пам'яттю складає приблизно 0,1< V<10 біт/с.
Оперативна пам'ять дозволяє зберігати поточну інформацію і необхідна для виконання тієї або іншої дії на період вирішення завдання. Тобто, оперативна пам'ять характеризується короткочасністю процесів, які обслуговують безпосередньо здійснювані людиною актуальні дії.
У процесі перекладу даних з оперативної в довготривалу пам'ять відбувається перетворення повідомлення, спрямоване на виділення смислового змісту, а також відсів непотрібної інформації, що заважає запам'ятовуванню. Процес перекладу інформації з короткочасної в довготривалу пам'ять може здійснюватися мимоволі, не вимагаючи спеціальних зусиль і навіть не усвідомлюючись, і може бути довільним, таким, що вимагає спеціальної активності і зусиль.
Швидкість запам'ятовування і відтворення оперативної інформації є найважливішою характеристикою, що визначає пропускну спроможність системи. Якщо обсяг інформації, що поступає, не перевищує об'єм оперативної пам'яті, то швидкість прийому інформації складає декілька біт/с. У деяких особливих випадках швидкість запам'ятовування може досягати 50-70 біт/с. Проте, якщо обсяг інформації, що поступає, навіть ненабагато перевищує ємність оперативної пам'яті, швидкість запам'ято-вування різко зменшується до десятих долей біт/с.
Таким чином, кількість інформації, що поступає до студента, повинна відповідати об'єму його оперативної пам'яті, а інтервал між подачею інформації повинен бути не менше часу, необхідного для того, що перекодувати сигнали.
Підвищення швидкості і надійності запам'ятовування сигналів, а також об'ємів пам'яті можливе шляхом об'єднання інформації в такі структури, які легко піддаються розкодуванні (легкі на сприйняття). Також необхідно вжити заходи до своєчасного звільнення оперативної пам'яті від непотрібної інформації.
Твердження про доцільність використання різних типів інформаційної дії в педагогічному процесі підтверджується дослідженнями в галузі психології дії інформації на людину. Зокрема, широко відоме учення І.П. Павлова про вищу нервову діяльність, показує, що відбувається вироблення різних систем сигналів. Сигналами стають ті подразники або комплекси подразників, які отримують безумовне рефлекторне підкріплення, тобто стають біологічно значущими для організму.
Кажучи про психологічну дію інформації на студентів, відзначимо, що оптимальне подання інформації дозволяє студентам приймати те або інше рішення без звичайних тривалих роздумів. Якщо допустити, що представлення інформації - це сукупність зорових образів та ідей в свідомості людини, то мова йде про комплекс дій, які, врешті-решт, викликають умовний рефлекс.
За психологією перш ніж почне спрацьовувати умовний рефлекс, викликаний цим способом уявлення і змістом інформації, повинні виявитися й інші психологічні дії, які ніби нанизуються одна на одну. У свідомості студента повинні закріпитися багато “раціональних” і “примітивних” елементів пам'яті. Психологічна комфортність при вивченні тієї або іншої інформації залежить не тільки від мислення, але і від загального сприйняття.
Загальна специфіка людського сприйняття різної інформації визначається особливостями функціонування різних органів чуття, таких як зір, слух, нюх, дотик. Ми розглядатимемо тільки ті види інформаційної дії на людину, які можливі при роботі студентів з сучасною комп'ютерною і комунікаційною технікою. Таким чином, всю інформацію за способом сприйняття студентами, можна розділити на три основні групи:
1. Інформація, що сприймається слуховим апаратом людини, так звана звукова інформація;
2. Інформація, що сприймається зором людини, так звана зорова або візуальна інформація, яка включає текст і графічні зображення-картинки;
3. Інформація, що частково сприймається сенсорною системою людини при роботі за допомогою спеціальних технічних засобів з відеороликами, телеоб'єктами тощо, - сенсорна або тактильна інформація.
Всі перераховані види інформації можна класифікувати і за іншими критеріями. Одним з них є спосіб дії інформації на людину і її сприйняття інформації. У зв'язку з цим, всю інформацію, що поступає студенту, можна розділити на асоціативну і пряму.
В [Error: Reference source not found] наводяться цікаві дані з приводу сприйняття людиною інформації. Дослідження показали, що людина запам'ятовує 15 % інформації, одержуваної в словесній формі, 25 % - в зоровій; якщо ж обидва ці способи передачі інформації використовуються одночасно, він може сприйняти до 65 % змісту цієї інформації.
Аналогічно, за даними ООН, людина запам'ятовує лише 10% прочитаного, 20 % почутого і 30 % побаченого. Якщо людина і чує, і бачить, рівень його запам'ятовування збільшується до 50 %, а якщо обговорює це з іншими, то до 70 %. Разом з цим, якщо людина отримані знання перевірить на власному досвіді, то рівень запам’ятовування становитиме до 80 %, а при навчанні інших – до 95 %1. Використання аудіовізуальних засобів зменшує на 40 % необхідний для навчання час і на 20 % збільшує обсяг засвоєної інформації.
Визначимо асоціативну інформацію як інформацію, дія якої заснована на асоціаціях, які виникають під дією засвоєної раніше інформації. Наприклад, при використанні певних програм, в їх роботі фігурують одні і ті ж персонажі, путівники, які нагадують про якийсь блок навчального матеріалу. Наявність таких путівників або інших стійких елементів, викликає у студентів певні асоціації, корисні з погляду цілей навчання. Якщо дія асоціативної інформації на студента здійснюється, головним чином через дію на його пам'ять вже знайомими об'єктами, то для успішного сприйняття прямої інформації необхідна її помітність, незвичність. Пряма інформація, щоб звернути на себе увагу, повинна бути яскравою, контрастною, такою, що різко відрізняється від всього, щоб після першого погляду її вже неможливо було б не помітити.
Психофізіологічні особливості людини необхідно враховувати при виборі візуальних атрибутів розміщуваної на екрані інформації, її компонуванні, а також при включенні до складу курсу мультимедійних елементів.
Перше обмеження, про яке слід пам'ятати, — це можливості короткочасної (оперативною) пам'яті людини. Так, «середня» людина не здатна утримувати в оперативній пам'яті інформацію більш ніж про 5...9 об'єктів. Це означає, що черговий інформаційний кадр не повинен містити більше 9 різних елементів (малюнків, фрагментів тексту і т. д.). Після того, як людина перестає спостерігати об'єкт, його параметри утримуються в оперативній пам'яті обмежений час. Тому, якщо для сприйняття чергового кадру потрібно співвіднести його з одним з пред'явлених раніше, краще відтворити його основні елементи ще раз (або помістити гіперпосилання на необхідний кадр).
При створенні електронних навчальних систем слід добитися того, щоб студенту не доводилося чекати завантаження сторінки більше 10-15 секунд, оскільки це межа можливості людини фокусувати увагу на будь-чому під час очікування. Основна інформація щодо часу відгуку вказана в доповіді Роберта Б. Міллера (Robert В. Miller) [Error: Reference source not found, Error: Reference source not found] на конференції Fall Joint Computer Conference іще в 1968 році:
одна десята секунди (0,1) - граничне значення для того, щоб відповідь системи, отримана студентом за цей час, сприймалася б миттєво, тобто з боку студента відсутній зворотній зв'язок для виведення результатів на екран. Це значення є граничним часом відповіді в навчальних системах, яке дозволяє студентові рухати, змінювати розміри і проводити інші маніпуляції з елементами на екрані в режимі реального часу;
одна секунда (1,0) - гранична довжина проміжку часу, протягом якого хід думок студента не переривається, навіть якщо він і помічає затримку. Зазвичай зворотний зв'язок не потрібний, якщо затримки більше 0,1 і менше 1 секунди;
десять секунд (10,0) - межа, протягом якої студент зосереджений на діалозі. Якщо затримки довші, то студент починає вирішувати інші справи, доки відбудеться закінчення роботи комп'ютера. Якщо перехід на нову сторінку відбудеться протягом 20 секунд, то велика вірогідність, що студент почне перегляд іншої інформації.
Інший набір рекомендацій визначається чинниками, пов'язаними з право-лівою асиметрією головного мозку людини. Відомо, що ліва і права півкулі по-різному беруть участь у сприйнятті і переробці інформації. Зокрема, при запам'ятовуванні слів провідну роль відіграє ліва півкуля, а при запам'ятовуванні образів - активніша права. Інформація з правої частини екрану поступає безпосередньо в ліву півкулю, а з лівої частини - у праву (природно, при бінокулярному зорі оператора). Саме тому текстові повідомлення зазвичай розміщують у правій частині екрану, а зображення - в лівій.
Дуже серйозним питанням, що багато в чому визначає якість сприйняття інформації, є раціональне розміщення даних на екрані.
Фрагменти тексту повинні розташовуватися на екрані так, щоб погляд користувача сам переміщався у потрібному напрямі. Вміст полів повинен не «притискатися» до краю екрану, а розташовуватися біля його горизонтальних або вертикальних осей. Щоб підкреслити симетрію, вміст і найменування полий, що відносяться до однієї групи, повинні вирівнюватись по вертикалі. По можливості, необхідно вирівнювати всі логічно зв'язані групи даних.
Необхідна щільність розташування даних — поняття суб'єктивне. Вона залежить від конкретного користувача і завдання, що вирішується. Проте, існують деякі правила, які регулюють щільність розташування даних на екрані (або в межах вікна):
залишати порожнім приблизно половину екрану (вікна);
залишати порожнім рядок після кожного п'ятого рядка таблиці;
залишати чотири-п'ять пропусків між стовпцями таблиці.
Наступна група вимог пов'язана безпосередньо з характеристиками зору людини. Очевидно, що під час роботи з навчальною програмою користувач не повинен відчувати дискомфорту у сприйнятті інформації, що відображається на екрані. Зокрема, об'єкти (малюнки і символи) не повинні бути дуже дрібними, колірна гамма повинна бути збалансована. Не слід також зловживати ефектами анімації, примушувати студента читати текст, що рухається по екрану і т.д. Будь-яке додаткове невиправдане навантаження на очі приведе до швидкого стомлення і втрати інтересу до подальшого навчання.
Американський психолог Рудольф Арнхейм ввів термін «візуальне мислення», а його роботи поклали початок сучасним дослідженням ролі образних явищ у пізнавальній діяльності.
Кожна фраза, що розкриває зміст окремого твердження навчальної теорії, може бути зафіксована у вигляді знаків, схем або малюнка. Саме ці образи і застосовуються для сприйняття, засвоєння і переробки інформації. Згодом будь-яку знакову інформацію студент зможе підрозділити на окремі відносно самостійні утворення, серед яких траплятимуться знайомі, однакові або ж невідомі.
У сучасних підходах до навчання все ширше використовуються напрацювання нейро-лінгвістичного програмування (НЛП) – не тільки в психології спілкування, але і в приватних дидактиках. З погляду НЛП-підходу, у людини існує декілька репрезентативних систем. Кожна система – це сукупність елементів, що дозволяють представляти (репрезентувати) в психіці необхідну інформацію. За характером домінуючої модальності подання інформації репрезентативні системи діляться на:
візуальну – у вигляді образів (домінує зір);
аудіальну – у вигляді звуків і слів (домінує слух);
кінестатичну – (домінують рухові відчуття);
полімодальну – (переважають узагальнені уявлення, розумові процеси).
Такий поділ відповідає описаним П.П. Блонським видам пам'яті: “Моторна пам'ять або пам'ять-звичка, образна пам'ять або пам'ять-уява, логічна пам'ять або пам'ять-розповідь” [Error: Reference source not found]. Педагогові корисно знати основні характеристики “візуалів”, “аудіалів” і “кінестатиків”, що навчаються.
Візуали, запам'ятовуючи і згадуючи, бачать конкретні образи, прагнуть буквально побачити те, про що читають. Тоді знання, абстрактні для інших, стають для них образними і конкретними. Зовні їх можна відрізнити за активною жестикуляцією, вони артистичні. Швидше за інших засвоюють інформацію, що подається у вигляді демонстрації карт, графіків, наочної допомоги. Візуалу при виконанні навчального завдання необхідні ясні і конкретні інструкції. Для них конспект і підручник кращі, ніж усна мова.
Аудіали, запам'ятовуючи і згадуючи, чують слова, краще засвоюють усне пояснення, докладне, з причинно-наслідковими зв'язками. Навіть добре вивчивши урок, відповідатимуть з тривалими паузами, якщо послідовність питань не відповідає логіці викладу матеріалу. Студенту іноді треба нагадати початок, щоб далі він сам чудово відповів. Складнощі вони відчувають при поданні незавершених творчих інструкцій. Такі учні володіють хорошою грамотною мовою, легко і правильно виконують завдання “аналогічно”.
Кінестатиків легко виділити зовні за поведінкою: їх вирізняє постійне відволікання від процесу навчання, підвищене саморозважання. Але саме ці студенти швидше за інших виконують лабораторні роботи і роботи на комп'ютері, краще засвоюють матеріал, якщо їм дають можливість проявити самостійність.
Дослідження показують, що успішні студенти володіють, окрім ведучої, ще однією додатковою системою зберігання інформації, а невстигаючі - не використовують додаткових систем. Тому, якщо спосіб передачі знань відрізняється від відповідної цьому студентові репрезентативної системи, то учневі необхідний додатковий час для “перекладу” отримуваної інформації в звичну форму або асоціації. Таких тимчасових пауз в реальному навчальному процесі йому не надають.
Технологія візуалізації направлена на повніше й активніше використання природних можливостей студентів за рахунок інтелектуальної доступності подання навчального матеріалу. Поєднання візуального образу, тексту, усного пояснення викладача підводить студента до стереоскопічності сприйняття, яка багато разів посилюється при використанні можливостей комп'ютера.