Cosa succede dietro lo sguardo assente?
A prescindere dalla nostra area tematica, abbiamo tutti avuto momenti in cui alcuni studenti sembrano pendere da ogni parola, trangugiando i nostri messaggi, immagini, grafici e immagini con grande impegno. All’interno di quelle stesse classi, tuttavia, ci sarà un certo grado di confusione, sguardi perplessi, o nel peggiore dei casi, lo sguardo vuoto! Nel mio campo dell’educazione anatomica, come in molte altre discipline STEMM*, l’uso quasi onnipresente del multimedia e di altre visualizzazioni al computer sempre più complesse è un pezzo importante del nostro kit di strumenti pedagogici per la classe, il piccolo gruppo, o anche il discorso di gesso individuale a livello di laurea. Anche se un’immagine dice davvero mille parole, le parole che ogni persona sente, o più importante, comprende, variano ampiamente.
Il mio laboratorio, il Corps for Research of Instructional and Perceptual Technologies (CRIPT Lab), usa il paradigma sperimentale della capacità spaziale per esplorare come gli individui usano le immagini per imparare. Ognuno di noi ha diversi gradi di orientamento spaziale, senso della direzione e capacità di manipolare mentalmente gli oggetti o abilità spaziale. Questo tratto può essere misurato usando una varietà di test che indicano la nostra abilità. Si pensa che l’abilità spaziale influenzi le nostre scelte educative e anche il nostro rendimento in quelle materie (Wai, Lubinski, e Benbow 2009). Usiamo la teoria cognitiva dell’apprendimento multimediale (Mayer) e la teoria del carico cognitivo (Valcke 2002) per suggerire che le persone con minore abilità spaziale subiscono maggiori carichi di apprendimento estranei mentre si arrabattano per stare al passo con le complesse visualizzazioni che sono talvolta utilizzate per dimostrare il fenomeno. Abbiamo iniziato a raccogliere dati neurofisiologici durante l’apprendimento e i test. State tranquilli, questi non sono test di intelligenza, ma hanno una ragionevole e crescente applicabilità predittiva.
Lo studente di dottorato in educazione Jay Loftus ha studiato come il flusso sanguigno cerebrale è elevato nelle persone con alta capacità spaziale rispetto a quelle con bassa capacità spaziale quando si usano immagini statiche per imparare le ossa dei piedi o i grandi vasi nel petto. L’obiettivo non era quello di imparare i loro nomi o funzioni, ma piuttosto di capire come queste parti anatomiche si adattano insieme.
Conseguentemente, le persone con elevate capacità spaziali hanno ottenuto un punteggio migliore nei test che ha ideato, e lo hanno fatto con un maggiore flusso sanguigno cerebrale. Per le risposte sbagliate, le persone con maggiore abilità spaziale hanno avuto un leggero calo del flusso sanguigno, ma il flusso sanguigno delle persone con minore abilità spaziale è sceso sotto la loro linea di base, indicando una potenziale deviazione del sangue verso altre aree del cervello nel tentativo di rispondere alla domanda. Tendiamo a pensare a questo come a un maggiore “tasso di lavoro” cerebrale per portare a termine il lavoro. In un certo senso, le persone con bassa capacità spaziale sperimentano carichi cognitivi estranei più elevati in questa modalità di apprendimento e di test (Loftus, Jacobsen e Wilson 2016). Loftus sta attualmente studiando questi effetti utilizzando immagini dinamiche, comuni a molti ambienti multimediali, e l’effetto sembra esacerbato ulteriormente.
Abbiamo voluto sondare più a fondo per capire meglio se la capacità spaziale è “tutta nella testa”. Abbiamo fatto un ulteriore passo avanti per vedere se persone con diverse abilità spaziali esaminano le visualizzazioni allo stesso modo. La dottoranda Victoria Roach ha incorporato la tecnologia di eye tracking per rispondere alle sue domande. L’eye tracking utilizza telecamere ad alta velocità per osservare dove si muove l’occhio mentre osserva uno schermo. Con questa tecnologia, ha misurato il dove e il quando degli eventi legati all’esame di una visualizzazione. Da una prospettiva visiva e cognitiva, noi come esseri umani elaboriamo informazioni visive solo quando ci fissiamo su cose nel nostro mondo visivo. Così Roach ha sviluppato una misura di salienza (“dove” combinato con “quando”) all’interno di ogni immagine. Ha monitorato le persone mentre si sottoponevano a test di rotazione mentale. Così, alla fine dell’esperimento conosceva il loro punteggio di rotazione mentale, o quanto bene avevano fatto nel test, così come la loro salienza di attenzione durante il test. Dai suoi esperimenti sono emersi risultati interessanti. Il primo è che le persone ad alta e bassa capacità spaziale prestano attenzione a parti diverse della stessa immagine presentata. Questo è interessante di per sé, ma si consideri che dove si guarda all’interno dell’immagine può fornire indizi per orientarsi meglio e dedurre il significato.
Andando oltre, spesso poniamo dei limiti di tempo ai nostri test, e così facendo, separiamo ulteriormente gli studenti ad alta capacità spaziale da quelli a bassa capacità spaziale, dando loro meno tempo per concentrarsi sugli aspetti importanti e quindi ostacolando gli studenti meno abili spazialmente. Dando alle persone più tempo per completare i test, troviamo l’ovvio: i punteggi tendono ad aumentare su tutta la linea. Ancora più importante, però, le persone meno abili dal punto di vista spaziale iniziano a prestare attenzione a parti salienti della visualizzazione simili a quelle delle loro controparti con maggiore abilità spaziale (Roach et al. 2016). Nella sua ricerca ancora da pubblicare, Roach si è spinta fino a definire l’area più saliente di un’immagine da un gruppo di persone ad alta capacità spaziale; poi mostra questa area saliente alle persone a bassa capacità spaziale, dicendo solo che è un posto importante nell’immagine. Le persone con scarsa abilità spaziale aumentano il loro punteggio in modo considerevole, equivalente ad un aumento della media dei voti, e l’effetto è duraturo in quanto continuano a fare meglio nei successivi test “non allenati”.
Mettere insieme questa ricerca è un’opportunità per insegnanti e studenti. In primo luogo, dobbiamo renderci conto che noi come educatori possiamo alterare i carichi cognitivi degli studenti in una varietà di modi attraverso dimostrazioni buone, cattive o brutte. Se inavvertitamente aumentiamo il carico cognitivo estraneo di un diagramma, grafico o visivo, gli effetti sono diffusi e differenziali tra i nostri studenti, e quelli con minori abilità spaziali soffrono di più. L’abilità spaziale è una variabile dipendente dei vostri test? Ora immaginate cosa succede in una situazione di test dove i limiti di tempo sono brevi e la posta in gioco è alta. Infine, c’è un immenso potere nella pedagogia e nella nostra capacità come educatori di condurre gli studenti alla comprensione di visualizzazioni complesse. Se dirigiamo l’attenzione, mostriamo agli studenti dove e come guardare un fenomeno, il divario tra le capacità spaziali almeno si accorcia, e i nostri studenti possono concentrarsi sul messaggio (conoscenza) piuttosto che sulla visualizzazione (mezzo).
* STEMM è spesso indicato come discipline che coinvolgono scienza, tecnologia, ingegneria e matematica, e spesso includiamo la medicina per rappresentare i campi delle scienze sanitarie alleate.
Loftus, Jay J., Michele Jacobsen, e Timothy D. Wilson. 2016. “Apprendimento e valutazione con le immagini: 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. “Teoria cognitiva dell’apprendimento multimediale.” In Cambridge Handbook of Multimedia Learning, a cura di R. E. Mayer, 31-48. New York: Cambridge University Press.
Roach, Victoria A., Graham M. Fraser, James H. Kryklywy, Derek Mitchell, e Timothy D. Wilson. 2016. “L’occhio di chi guarda: Can Patterns in Eye Movement Reveal Aptitudes for Spatial Reasoning?” Anatomical Sciences Education 9 (4): 357-66.
Valcke, Martin. 2002. “Carico cognitivo: Aggiornare la teoria?” Learning and Instruction 12: 147-54.
Wai, Jonathan, David Lubinski, and Camilla P. Benbow. 2009. “Abilità spaziale per i domini STEM: L’allineamento di oltre 50 anni di conoscenza psicologica cumulativa solidifica la sua importanza”. Journal of Educational Psychology 101 (4): 817-35.
Il dottor Tim Wilson è professore associato presso la University of Western Ontario. Fa anche parte del comitato consultivo della Teaching with Technology Conference.
Ristampato da The Best of Teaching with Technology, un rapporto con articoli basati su alcune delle sessioni più votate alla Teaching Professor Technology Conference 2016 (ora conosciuta come Teaching with Technology Conference).