Hvad sker der bag det blanke blik?

Uanset hvilket fagområde vi arbejder med, har vi alle oplevet øjeblikke, hvor nogle elever synes at hænge på hvert eneste ord og sluger vores budskaber, billeder, grafer og visualiseringer med stort engagement. I de samme klasser vil der imidlertid være en vis grad af forvirring, forvirrede blikke eller i værste fald en tom stirren! Inden for mit område, anatomisk uddannelse, er den næsten allestedsnærværende brug af multimedier og andre stadig mere komplekse computervisualiseringer ligesom i mange andre STEMM*-discipliner en vigtig del af vores pædagogiske værktøjskasse i klasseværelset, i små grupper eller endog i enkeltmandsundervisningen på kandidatniveau. Selv om et billede faktisk siger mere end tusind ord, vil de ord, som hver enkelt person hører, eller vigtigere, forstår, variere meget.

Mit laboratorium, Corps for Research of Instructional and Perceptual Technologies (CRIPT Lab), bruger det eksperimentelle paradigme om rumlige evner til at undersøge, hvordan enkeltpersoner bruger billeder til at lære. Hver af os har varierende grader af rumlig orientering, retningssans og evne til mentalt at manipulere objekter eller rumlige evner. Denne egenskab kan måles ved hjælp af en række forskellige tests, der viser vores evner. Man mener, at rumlige evner har indflydelse på vores uddannelsesvalg og endda på, hvor godt vi klarer os i disse fag (Wai, Lubinski og Benbow 2009). Vi bruger den kognitive teori om multimedieindlæring (Mayer) og teorien om kognitiv belastning (Valcke 2002) til at antyde, at personer med lavere rumlige evner gennemgår højere eksterne læringsbelastninger, da de kæmper for at følge med i komplekse visualiseringer, der undertiden anvendes til at demonstrere fænomenet. Vi har påbegyndt indsamling af neurofysiologiske data under indlæring og testning. Vær forvisset om, at disse test ikke er en altomfattende intelligenstest, men de har en rimelig og voksende prædiktiv anvendelighed.

Pædagogisk ph.d.-studerende Jay Loftus undersøgte, hvordan den cerebrale blodgennemstrømning er forhøjet hos personer med høj rumlig evne sammenlignet med lav rumlig evne, når de bruger statiske billeder til at lære knogler i fødderne eller store kar i brystet. Målet var ikke at lære deres navne eller funktioner, men snarere at forstå, hvordan disse anatomiske dele passer sammen.

Sammenfattende scorer personer med høj rumlig evne bedre på de test, han har udtænkt, og de gjorde det med en højere cerebral blodgennemstrømning. Ved forkerte svar havde personer med højere rumlige evner et lille fald i blodgennemstrømningen, men personer med lavere rumlige evner havde en blodgennemstrømning, der faldt under deres baseline, hvilket indikerer en potentiel shunting af blod til andre områder af hjernen i et forsøg på at besvare spørgsmålet. Vi har en tendens til at tænke på dette som en højere cerebral “arbejdshastighed” for at få arbejdet gjort. I en vis forstand oplever personer med lav rumlig evne højere udefrakommende kognitive belastninger i denne lærings- og testmodalitet (Loftus, Jacobsen og Wilson 2016). Loftus studerer i øjeblikket disse virkninger ved hjælp af dynamiske billeder, der er almindelige i mange multimediemiljøer, og effekten synes at blive yderligere forværret.

Vi ønskede at undersøge dybere for bedre at forstå, om rumlig evne er “alt i hovedet”. Vi tog det et skridt videre for at se, om mennesker med forskellige rumlige evner undersøger visualiseringer på samme måde. Ph.d.-studerende Victoria Roach indarbejdede eye tracking-teknologi for at løse sine spørgsmål. Eye tracking anvender højhastighedskameraer til at observere, hvor øjet bevæger sig, mens det betragter en skærm. Med denne teknologi målte hun de hvor- og hvornår-relaterede begivenheder, når de vedrører undersøgelsen af et billede. Ud fra et visuelt og kognitivt perspektiv behandler vi som mennesker kun visuelle oplysninger, når vi fikserer på ting i vores visuelle verden. Roach udviklede derfor en måling af salience (“hvor” kombineret med “hvornår”) inden for hvert billede. Hun overvågede personer, mens de gennemgik test af mental rotation. Ved forsøgets afslutning kendte hun således både deres score for mental rotation, dvs. hvor godt de havde klaret testen, og deres opmærksomhedssalience under testen. Der er begyndt at fremkomme interessante resultater af hendes eksperimenter. Det første er, at personer med høj og lav rumlig evne er opmærksomme på forskellige dele af det samme præsenterede billede. Det er interessant i sig selv, men man skal også tænke på, at det kan give fingerpeg om, hvor man ser hen i billedet, så man bedre kan orientere sig og udlede betydningen.

Og vi går et skridt videre, idet vi ofte sætter tidsgrænser for vores test, og derved adskiller vi yderligere de personer med høj og lav rumlig evne, idet vi giver dem mindre tid til at koncentrere sig om de vigtige aspekter og dermed hæmmer de personer med lavere rumlig evne. Hvis man giver folk mere tid til at gennemføre testene, finder vi det indlysende: resultaterne har tendens til at stige over hele linjen. Endnu vigtigere er det dog, at personer med lavere rumlige evner begynder at være opmærksomme på lignende fremtrædende dele af visualiseringen som deres modstykker med højere rumlige evner (Roach et al. 2016). I sin forskning, der endnu ikke er offentliggjort, er Roach gået så langt som til at definere det mest fremtrædende område i et billede fra en gruppe af personer med høj rumlig evne; hun viser derefter dette fremtrædende område til personer med lav rumlig evne og siger kun, at det er et vigtigt sted i billedet. De coachede personer med lav rumlig evne øger deres score betydeligt, hvilket svarer til at hæve et karaktergennemsnit, og effekten er vedvarende, da de fortsætter med at klare sig bedre i efterfølgende “ikke-coachede” test.

Det at samle denne forskning er styrkende for lærere og elever. For det første skal vi indse, at vi som undervisere kan ændre elevernes kognitive belastning på forskellige måder gennem gode, dårlige eller grimme demonstrationer. Hvis vi utilsigtet øger den fremmede kognitive belastning fra et diagram, en graf eller et visuelt billede, er virkningerne udbredte og differentierede på tværs af vores elever, og dem med lavere rumlige evner lider mest. Er rumlige evner en afhængig variabel i dine test? Forestil dig nu, hvad der sker i en prøvesituation, hvor tidsgrænserne er korte og indsatserne store. Endelig er der en enorm styrke i pædagogikken og vores evne som undervisere til at føre eleverne til at forstå komplekse visualiseringer. Hvis vi leder opmærksomheden, viser eleverne, hvor og hvordan de skal se på et fænomen, forkortes i det mindste kløften mellem rumlige evner, og vores elever kan koncentrere sig om budskabet (viden) snarere end om visualiseringen (mediet).

* STEMM omtales ofte som discipliner, der involverer videnskab, teknologi, ingeniørvidenskab og matematik, og vi inkluderer ofte medicin for at repræsentere allierede sundhedsvidenskabelige områder.

Loftus, Jay J., Michele Jacobsen og Timothy D. Wilson. 2016. “Læring og vurdering med billeder: A View of Cognitive Load through the Lens of Cerebral Blood Flow.” British Journal of Educational Technology. http://dx.doi.org/10.1111/bjet.12474.

Mayer, Richard E. 2014. “Kognitiv teori om multimedielæring.” I Cambridge Handbook of Multimedia Learning, redigeret af R. E. Mayer, 31-48. New York: Cambridge University Press.

Roach, Victoria A., Graham M. Fraser, James H. Kryklywy, Derek Mitchell, og Timothy D. Wilson. 2016. “The Eye of the Beholder: Can Patterns in Eye Movement Reveal Aptitudes for Spatial Reasoning?” Anatomical Sciences Education 9 (4): 357-66.

Valcke, Martin. 2002. “Kognitiv belastning: Updating the Theory?” Learning and Instruction 12: 147-54.

Wai, Jonathan, David Lubinski, og Camilla P. Benbow. 2009. “Spatial Ability for STEM Domains: Aligning af over 50 års kumulativ psykologisk viden styrker dens betydning.” Journal of Educational Psychology 101 (4): 817-35.

Dr. Tim Wilson er lektor ved University of Western Ontario. Han er også medlem af det rådgivende udvalg for Teaching with Technology Conference.

Reprintet fra The Best of Teaching with Technology, en rapport med artikler baseret på nogle af de bedst bedømte sessioner på Teaching Professor Technology Conference 2016 (nu kendt som Teaching with Technology Conference).