Mi folyik az üres tekintet mögött?

Tantárgyunktól függetlenül mindannyiunknak voltak már olyan pillanatai, amikor néhány diák látszólag minden szavunkon lógott, és erőteljes elkötelezettséggel nyelte el az üzeneteinket, képeinket, grafikonjainkat és vizuális anyagainkat. Ugyanezeken az órákon belül azonban előfordulnak bizonyos fokú zavarodottság, tanácstalan tekintetek, vagy legrosszabb esetben az üres tekintet! Az én szakterületemen, az anatómiai oktatásban, sok más STEMM* tudományághoz hasonlóan, a multimédia és más, egyre összetettebb számítógépes vizualizációk szinte mindenütt jelen lévő használata fontos része a pedagógiai eszköztárunknak az osztálytermi, kiscsoportos vagy akár az egyéni, egyetemi szintű krétás beszélgetésekben. Bár egy kép valóban ezer szót mond, az egyes emberek által hallott, vagy ami még fontosabb, megértett szavak nagymértékben eltérnek egymástól.

Laboratóriumom, a Corps for Research of Instructional and Perceptual Technologies (CRIPT Lab) a térbeli képesség kísérleti paradigmáját használja annak feltárására, hogy az egyének hogyan használják a képeket a tanuláshoz. Mindannyiunknak különböző mértékben van térbeli tájékozódása, irányérzéke és képessége a tárgyak mentális manipulálására, illetve térbeli képessége. Ez a tulajdonság különböző tesztekkel mérhető, amelyek jelzik rátermettségünket. Úgy gondolják, hogy a térbeli képesség befolyásolja a tanulmányi választásainkat, sőt azt is, hogy milyen jól teljesítünk ezekben a tantárgyakban (Wai, Lubinski és Benbow 2009). A multimédiás tanulás kognitív elméletét (Mayer) és a kognitív terhelés elméletét (Valcke 2002) használjuk arra, hogy az alacsonyabb térbeli képességű személyek nagyobb külső tanulási terhelésnek vannak kitéve, mivel igyekeznek lépést tartani a jelenségek bemutatására néha használt komplex vizualizációkkal. Megkezdtük a neurofiziológiai adatok gyűjtését a tanulás és a tesztelés során. Nyugodtak lehetünk; ezek nem az intelligencia mindenre kiterjedő tesztjei, de ésszerű és egyre növekvő előrejelző alkalmazhatósággal rendelkeznek.

Az oktatási doktorandusz Jay Loftus azt vizsgálta, hogy a magas térbeli képességű személyeknél hogyan emelkedik az agyi véráramlás az alacsony térbeli képességűekhez képest, amikor statikus képek segítségével tanulják meg a láb csontjait vagy a mellkas nagy ereit. A cél nem a nevük vagy a funkciójuk megtanulása volt, hanem annak megértése, hogy ezek az anatómiai részek hogyan illeszkednek egymáshoz.

A magas térbeli képességű személyek következetesen jobban teljesítettek az általa kidolgozott teszteken, és ezt magasabb agyi véráramlással tették. Helytelen válaszok esetén a magasabb térbeli képességű személyek véráramlása kissé visszaesett, de az alacsonyabb térbeli képességű személyek véráramlása a kiindulási szint alá esett, ami arra utal, hogy a kérdés megválaszolására tett kísérlet során a vér más agyterületekre történő esetleges átirányítására került sor. Erre úgy szoktunk gondolni, mint a feladat elvégzéséhez szükséges magasabb agyi “munkasebességre”. Bizonyos értelemben az alacsony térbeli képességű személyek magasabb idegen kognitív terhelést tapasztalnak ebben a tanulási és tesztelési modalitásban (Loftus, Jacobsen és Wilson 2016). Loftus jelenleg ezeket a hatásokat a sok multimédiás környezetben gyakori dinamikus képekkel vizsgálja, és úgy tűnik, hogy a hatás tovább fokozódik.

Mélyebbre akartunk hatolni, hogy jobban megértsük, vajon a térbeli képesség “csak a fejben van-e”. Egy lépéssel tovább mentünk, hogy megnézzük, vajon a különböző térbeli képességű emberek ugyanúgy vizsgálják-e a vizualizációkat. Victoria Roach doktorandusz hallgató szemkövető technológiát épített be a kérdései megválaszolásához. A szemkövetés nagysebességű kamerák segítségével figyeli meg, hogy a szem merre mozog a képernyő figyelése közben. Ezzel a technológiával mérte a hová és a mikorhoz kapcsolódó eseményeket, ahogyan azok egy vizualitás vizsgálatához kapcsolódnak. Vizuális és kognitív szempontból mi emberek csak akkor dolgozunk fel vizuális információkat, amikor a vizuális világunkban lévő dolgokat fixáljuk. Ezért Roach kifejlesztett egy mérőszámot az egyes képeken belüli szaliencia (“hol” és “mikor” kombinálva) mérésére. Megfigyelte a személyeket, miközben mentális rotációs teszteket végeztek. Így a kísérlet végén tudta a mentális rotációs pontszámukat, vagyis azt, hogy mennyire jól teljesítettek a teszten, valamint azt, hogy a teszt során milyen volt a figyelmük szalienciája. Kísérleteiből érdekes eredmények születtek. Az első az, hogy a magas és alacsony térbeli képességű személyek ugyanannak a bemutatott képnek különböző részeire figyelnek. Ez önmagában is érdekes, de vegyük figyelembe, hogy a képen belül hova nézünk, az a jobb tájékozódáshoz és a jelentés kikövetkeztetéséhez adhat támpontokat.

Egy lépéssel továbbmenve, gyakran időkorlátokat szabunk a tesztjeinkre, és ezzel tovább választjuk el a magas és az alacsony térbeli képességű tanulókat, kevesebb időt adva nekik, hogy a fontos szempontokra koncentráljanak, és ezzel megakasztva az alacsonyabb térbeli képességű tanulókat. Ha több időt adunk az embereknek a tesztek kitöltésére, akkor a nyilvánvaló eredményt tapasztaljuk: a pontszámok általában emelkednek. Ennél is fontosabb azonban, hogy az alacsonyabb térbeli képességű személyek a vizualizáció hasonlóan kiemelkedő darabjaira kezdenek figyelni, mint magasabb térbeli képességű társaik (Roach et al. 2016). A még publikálásra váró kutatásában Roach odáig ment, hogy a magas térbeli képességű személyek csoportjából meghatározta a kép legkiemelkedőbb területét; majd ezt a kiemelkedő területet megmutatta az alacsony térbeli képességű személyeknek, csak annyit mondott, hogy ez egy fontos hely a képen. Az edzett alacsony térbeli képességű személyek jelentősen növelik pontszámukat, ami egy jegyátlag emelésével egyenértékű, és a hatás tartós, mivel a későbbi “nem edzett” teszteken továbbra is jobban teljesítenek.”

Ezek a kutatások összefogása erőt ad a tanároknak és a diákoknak. Először is fel kell ismernünk, hogy mi pedagógusok sokféleképpen megváltoztathatjuk a diákok kognitív terhelését jó, rossz vagy csúnya demonstrációkkal. Ha véletlenül növeljük egy diagram, grafikon vagy vizuális anyag idegen kognitív terhelését, a hatások széleskörűek és differenciáltak a tanulóink körében, és a gyengébb térbeli képességekkel rendelkezők szenvednek a legjobban. A térbeli képesség az Ön tesztjeinek függő változója? Most képzelje el, mi történik egy olyan tesztelési helyzetben, ahol az időkorlátok rövidek és a tét nagy. Végül, óriási erő rejlik a pedagógiában és abban, hogy pedagógusként képesek vagyunk elvezetni a tanulókat az összetett vizualizációk megértéséhez. Ha irányítjuk a figyelmet, megmutatjuk a tanulóknak, hogy hol és hogyan nézzenek meg egy jelenséget, legalább a térbeli képességek közötti szakadék lerövidül, és tanulóink inkább az üzenetre (tudásra), mint a vizualizációra (médiumra) koncentrálhatnak.

* A STEMM-re gyakran utalnak a természettudományokat, technológiát, mérnöki tudományokat és matematikát érintő tudományágak, és gyakran az orvostudományt is ide soroljuk, hogy a kapcsolódó egészségtudományi területeket képviseljük.

Loftus, Jay J., Michele Jacobsen, and Timothy D. Wilson. 2016. “Tanulás és értékelés képekkel: A kognitív terhelés vizsgálata az agyi véráramlás lencséjén keresztül”. British Journal of Educational Technology. http://dx.doi.org/10.1111/bjet.12474.

Mayer, Richard E. 2014. “A multimédiás tanulás kognitív elmélete”. In Cambridge Handbook of Multimedia Learning, szerkesztette R. E. Mayer, 31-48. New York: Cambridge University Press.

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

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

Wai, Jonathan, David Lubinski és Camilla P. Benbow. 2009. “Térbeli képességek a STEM-tartományokban: A több mint 50 év halmozott pszichológiai ismereteinek összehangolása megszilárdítja fontosságát”. Journal of Educational Psychology 101 (4): 817-35.

Dr. Tim Wilson a University of Western Ontario docense. A Teaching with Technology Conference tanácsadó testületének is tagja.

A The Best of Teaching with Technology című, a 2016-os Teaching Professor Technology Conference (mostantól Teaching with Technology Conference) legjobban értékelt előadásai alapján készült cikkeket tartalmazó beszámolóból nyomtatva.