معماری سیستم شناختی: مدل پردازش اطلاعات

چهار شنبه 19 دی 1403

مجله اینترنتی روان تنظیم

معماری سیستم شناختی: مدل پردازش اطلاعات

مدل سیستم پردازش اطلاعات انسانی شامل سه حافظه ذخیره‌سازی، پنج فرآیند شناختی اساسی و دو کانال بازنمایی دانش است. سه حافظه ذخیره‌سازی شامل: حافظه حسی، جایی که ورودی حسی به طور خلاصه به شکل اصلی خود ذخیره می شود؛ حافظه کاری، که در آن تعداد محدودی از عناصر مطالب ارائه شده در آگاهی هشیار فرد ذخیره و دستکاری می شوند؛ و حافظه بلند مدت، که در آن مقادیر زیادی از دانش برای مدت زمان طولانی ذخیره می شود.

پنج فرآیند شناختی عبارتند از انتخاب تصاویر، انتخاب کلمات، سازماندهی تصاویر، سازماندهی کلمات و یکپارچه سازی تصاویر و کلمات.

دو کانال عبارتند از کانال شنوایی-کلامی، که در آن مواد از طریق گوش وارد سیستم شناختی شده و در نهایت به صورت کد کلامی نشان داده می شود؛ و کانال دیداری/تصویری، که در آن مواد از طریق چشم وارد سیستم شناختی می شود و در نهایت به صورت کد تصویری نمایش داده می شود.

 

کلمات گفتاری از طریق گوش وارد سیستم شناختی می شوند و در نتیجه یک حس آکوستیک کوتاه مدت در حافظه حسی شنیداری ایجاد می شود. اگر یادگیرنده توجه کند، بخش هایی از این حس برای پردازش بیشتر به حافظه کاری کلامی منتقل می شود.

رابطه حس آکوستیک در حافظه حسی شنیداری به مرکز صدا در حافظه کاری کلامی فرآیند شناختی انتخاب صداها را ایجاد می کند و نمایش حاصل در حافظه کاری کلامی مجموعه ای از صداها است که می توان آنها را مرکز صوتی نامید. اگر یادگیرنده بر اساس صداها نمایش های بصری ایجاد کند (مثلا تصور سگ در هنگام صحبت کردن کلمه سگ)، این فرآیند رابطه مرکز صدا به مرکز تصویر را نشان می دهد. رابطه مرکز صدا با مدل کلامی در حافظه کاری کلامی نشان دهنده فرآیند شناختی سازماندهی صداها است و نمایش حاصل در حافظه کاری کلامی ساختاری منسجم است که می توان آن را مدل کلامی نامید. کلمات و تصاویر چاپ شده از طریق چشم وارد سیستم شناختی می شوند و در نتیجه در یک احساس بصری بسیار کوتاه در حافظه حسی بصری ذخیره می شوند. اگر یادگیرنده توجه کند، بخش هایی از حس برای پردازش بیشتر به حافظه کاری بصری منتقل می شود.

رابطه حس بصری در حافظه حسی دیداری با پایگاه تصویر در حافظه کاری بصری نشان دهنده فرآیند شناختی انتخاب تصاویر است و نمایش حاصل در حافظه کاری دیداری مجموعه ای از تصاویر است که می توان آن را مرکز تصویر نامید. اگر یادگیرنده بر اساس تصاویر، بازنمایی های کلامی تولید کند رابطه مرکز تصویر به مرکز صدا را نشان می دهد. رابطه مرکز تصویر با مدل تصویری در حافظه کاری بصری نشان دهنده فرآیند شناختی سازماندهی تصاویر است و نمایش حاصل در حافظه کاری بصری ساختاری منسجم است که می توان آن را مدل تصویری نامید.

فرآیند شناختی نهایی - یکپارچه سازی - مدل تصویری را از حافظه کاری دیداری، مدل کلامی را از حافظه کاری کلامی و دانش قبلی را از حافظه بلند مدت به هم متصل می کند. نتیجه یک نمایش یکپارچه بر اساس بازنمایی های بصری و شفاهی مطالب ارائه شده و همچنین دانش قبلی مربوطه است.

به طور کلی، ساخت دانش مستلزم آن است که یادگیرنده تصاویر و صداهای مرتبط را از مطالب ارائه شده انتخاب کند، آنها را در بازنمایی های تصویری و کلامی منسجم سازماندهی کند و بازنمایی های تصویری و کلامی را با یکدیگر و با دانش قبلی ادغام کند.

سه فرض زیربنای مدل

مدل پردازش اطلاعات بر اساس سه فرض از علم شناختی یادگیری ایجاد شده است: فرض کانال دوگانه، فرض ظرفیت محدود، و فرض یادگیری فعال. فرض کانال دوگانه این است که انسان ها دارای کانال های پردازش اطلاعات جداگانه برای مطالب دیداری-تصویری و مطالب شنیداری-کلامی هستند. برای مثال، کلمات چاپی و مطالب تصویری (مانند تصاویر، گرافیک، انیمیشن، و ویدئو) به عنوان تصاویر بصری (حداقل در ابتدا) در کانال تصویری پردازش می‌شوند، در حالی که کلمات گفتاری به عنوان صدا (حداقل در ابتدا) در کانال شنیداری پردازش می‌شوند. در نهایت، کلمات و تصاویر چاپ شده ممکن است در کانال کلامی نشان داده شوند، حتی اگر به صورت بصری ارائه شده باشند، و کلمات گفتاری ممکن است در کانال بصری نمایش داده شوند اگر تصاویری را در یادگیرنده ایجاد کنند.

بطور خلاصه نحوه نمایش مطالب کلامی و تصویری در حافظه کاری متفاوت است؛ یک رمز کلامی و یک رمز تصویری وجود دارد. یکی از جنبه های مهم کنترل جریان اطلاعات بصری و شفاهی این است که یادگیرندگان بین بازنمایی های بصری و کلامی متناظر از یک ماده ارتباط برقرار کنند - دستاوردی که پایویو (1986) آن را ساختن اتصالات ارجاعی می نامد. بر این اساس، دانش‌آموزان هنگام گوش دادن به توضیح و مشاهده درس مربوطه در آزمون انتقال عملکرد بهتری نسبت به زمانی که فقط به توضیح گوش می‌دهند، دارند. اینجلوه چند رسانه ای با این ایده که افراد مطالب بصری و کلامی را در کانال های جداگانه پردازش می کنند، سازگار است.

فرض ظرفیت محدود مربوط به محدودیت‌های مقدار موادی است که می‌تواند در یک زمان در حافظه کاری پردازش شود. بنابراین، تنها چند تصویر را می توان در یک زمان در یک مدل بصری منسجم نگه داشت و سازمان داد، و تنها چند کلمه را می توان در یک زمان در یک مدل کلامی منسجم نگه داشت و سازمان داد. یک جنبه مهم از فرض ظرفیت محدود این است که سیستم شناختی یادگیرنده به راحتی می تواند بیش از حد بارگذاری شود، مانند ارائه مقدار زیادی از اطلاعات به طور همزمان. وقتی ارائه درس حاوی کلمات اضافی، تصاویر متعدد و گوناگون و صداهای پس‌زمینه باشد، دانش‌آموزان در آزمون‌های انتقال بعدی عملکرد ضعیف‌تری نسبت به زمانی که  مواد اضافی حذف شده باشند نشان می دهند. این اثر با این ایده سازگار است که مطالب اضافی حافظه کاری یادگیرندگان را بیش از حد بارگذاری می کند، بنابراین ساختن بازنمایی ذهنی از سیستم علت و معلولی را دشوارتر می کند.

فرض یادگیری فعال این است که یادگیری معنادار (یا درک) زمانی اتفاق می‌افتد که یادگیرندگان در طول یادگیری درگیر پردازش شناختی مناسب شوند - از جمله انتخاب اطلاعات مرتبط، سازماندهی مطالب در یک نمایش منسجم، و ادغام مطالب بصری و کلامی دریافتی با یکدیگر و با دانش قبلی. فعال سازی متعادل و هماهنگ این نوع فرآیندها منجر به ساخت یک نتیجه یادگیری معنادار می شود که می تواند در حافظه بلند مدت برای استفاده در آینده ذخیره شود. به طور خلاصه، یادگیری معنادار یک فرآیند مولد است که در آن یادگیرنده باید به جای دریافت منفعلانه اطلاعات برای ذخیره سازی، فعالانه درگیر پردازش شناختی شود. به عنوان مثال، در سیگنال دهی - تکنیکی که به منظور بهبود درک دانش آموزان از نثر بکار می رود - مطالب کلیدی برجسته می شوند (در نتیجه فرآیند انتخاب را تقویت می کند) و ساختار سازمانی برجسته می شود (در نتیجه فرآیند سازماندهی را تقویت می کند). بنابراین، تکنیک‌هایی که برای آغاز پردازش شناختی فعال (مثلاً انتخاب و سازمان‌دهی مطالب مرتبط) در نظر گرفته می شوند، به درک بهتری منجر خواهند شد.

پردازش اطلاعات و آموزش

رویکرد پردازش اطلاعات را می توان برای مسائل آموزشی در حوزه های موضوعی مانند خواندن، نوشتن و ریاضیات به کار برد. در هر حوزه، سؤال اصلی مربوط به فرآیندهای شناختی یا دانشی است که دانش‌آموز به عنوان یک کار آکادمیک معتبر مانند درک یک متن، ایجاد یک مقاله، یا حل یک مشکل کلمه‌ای حسابی باید به خوبی انجام دهد. این سه حوزه وظایف آموزشی نمونه ای را نشان می دهند که به طور گسترده در تحقیقات مورد مطالعه قرار گرفته است.

پردازش اطلاعات در خواندن یک متن

فرآیندهای شناختی در درک یک متن چیست؟ تکلیف درک مطلب در چهار فرآیند تجزیه و تحلیل می شود: انتخاب، سازماندهی، ادغام و نظارت. انتخاب مستلزم توجه به مرتبط ترین بخش های متن است و شامل توانایی تشخیص اینکه چه چیزی مهم است و چه چیزی مهم نیست می شود. دانشجویان دانشگاه در این مورد نسبت به دانش آموزان دقیق تر هستند، آنها واحدهای ایده مهم را معمولاً به عنوان مهم و واحدهای ایده غیر مهم را معمولاً به عنوان غیر مهم طبقه بندی می کنند. هنگامی که دانش آموزان تجربه بیشتری در خواندن برای درک مطلب به دست می آورند، در انتخاب اطلاعات مهم مهارت پیدا می کنند.

سازماندهی شامل گرفتن قطعات مربوطه از اطلاعات و اتصال ذهنی آنها به یک ساختار منسجم است. به عنوان مثال، برخی از ساختارهای ممکن عبارتند از سازماندهی مطالب به عنوان دنباله علت و معلول، سلسله مراتب طبقه بندی، ماتریس مقایسه و تضاد، شبکه توصیف یا فهرست ساده. وقتی دانش‌آموزان تجربه بیشتری در خواندن برای درک مطلب به دست می‌آورند، در سازمان‌دهی مطالب در یک ساختار سطح بالا مهارت پیدا می‌کنند.

یکپارچه سازی شامل پیوند دانش دریافتی با دانش موجود از حافظه بلند مدت فرد است. این شامل فعال کردن دانش قبلی مرتبط و جذب اطلاعات ورودی به آن است. آماده کردن دانش قبلی مناسب قبل از خواندن یک قطعه جدید کمک قدرتمندی برای درک مطلب است.

نظارت شامل یک فرآیند فراشناختی اشت برای قضاوت در مورد اینکه آیا دانش جدید ساخته شده منطقی است یا خیر. در نظارت بر درک مطلب، خوانندگان ماهر به طور مداوم از خود می پرسند که آیا این متن معنا دار است، آیا قسمت ها با یکدیگر در تضاد هستند و آیا قسمت ها با تجربیات گذشته آنها در تضاد هستند یا خیر. دانش آموزان با کسب تجربه بیشتر در خواندن، مهارت در نظارت بر درک مطلب را توسعه می دهند.

شواهد زیادی وجود دارد که فرآیندهای شناختی زیربنای درک مطلب را می توان آموزش داد. زمانی که آموزش بر فرآیند سازماندهی متمرکز است، در ابتدا، بیشتر دانش‌آموزان بخش‌هایی را به‌عنوان فهرست‌هایی از حقایق سازمان‌دهی می کنند، اما با آموزش می‌توانند بین قسمت‌هایی که به بهترین وجه در ساختار علت و معلولی، سلسله‌مراتب طبقه‌بندی و غیره قرار می‌گیرند، تمایز قائل شوند. دانش‌آموزان آموزش‌دیده ساختار بسیار بهتر از دانش‌آموزانی که آموزش ندیده اند، ایجاد می کنند. تحقیق در مورد آموزش راهبردهای سازماندهی پیامدهای مثبت آموزش روش های خاص برای پردازش اطلاعات را ارائه می دهد.

پردازش اطلاعات در نگارش مقاله

فرآیندهای شناختی درگیر در نوشتن یک مقاله، مانند "تعطیلات تابستانی خود را چگونه گذراندم" چیست؟ هیز و فلاور (1980) وظیفه مقاله نویسی را در سه فرآیند تجزیه و تحلیل کردند: برنامه ریزی، ترجمه و مرور. برنامه ریزی شامل ایجاد ذهنی ایده برای مقاله (یعنی تولید)، ایجاد یک ساختار کلی برای مقاله (یعنی سازماندهی)، و در نظر گرفتن بهترین روش برای برقراری ارتباط با مخاطب مورد نظر (یعنی ارزیابی) می شود. نتایج پژوهش نشان می دهد که نویسندگان بیشتر وقت خود را صرف برنامه ریزی موقعیتی و خاص می کنند و بنابراین نیاز به آموزش در برنامه ریزی تعمیم یافته وجود دارد.

ترجمه در واقع شامل قرار دادن کلمات بر روی کاغذ است، مانند نوشتن، تایپ کردن، یا دیکته کردن. فرآیند ترجمه بار شناختی سنگینی بر حافظه کاری نویسندگان می گذارد، بنابراین اگر آنها به جنبه های سطح پایین نوشتاری (مثلاً املا و دستور زبان) توجه کنند، کمتر می توانند به جنبه های سطح بالای نوشتاری (مثلاً نوشتن یک استدلال متقاعد کننده) توجه کنند. یافته‌ها نیاز به کاهش بار شناختی هنگام ترجمه را نشان می‌دهد.

بررسی و بازبینی شامل شناسایی و تصحیح اشتباهات در آنچه نوشته شده است. دانش آموز ممکن است یک جمله را بخواند و تصمیم بگیرد که باید آن را دقیق تر بیان کند. پژوهش نشان می دهد که آموزش در مورد چگونگی تشخیص و تصحیح خطاها ضروری است.

تحقیقات نوشتن نشان می‌دهد که یادگیرندگان اغلب در مراحل برنامه‌ریزی و مرور نوشتن با مشکل مواجه هستند، اما این فرآیندهای شناختی را می‌توان با موفقیت آموزش داد. با آموزش تولید طرح کلی حاوی ایده‌های مرتبط (طرح‌ریزی) فرآیندهای برنامه‌ریزی مانند تولید ایده، سازمان‌دهی ایده‌ها و ارزیابی آنها موجب افزایش کیفیت مقالات می شود. ظاهراً دانش‌آموزان اغلب فرآیندهای شناختی را در برنامه‌ریزی نادیده می‌گیرند، اما وقتی تشویق می‌شوند در فرآیندهای برنامه‌ریزی شرکت کنند، نوشتن آنها بسیار بهبود می‌یابد.

پردازش اطلاعات در حل یک مسئله ریاضی

چه فرآیندهای شناختی در حل یک مسئله ریاضی دخیل است؟ چهار فرآیند تجزیه و تحلیل عنوان شده اند: ترجمه، ادغام، برنامه ریزی و اجرا. ترجمه شامل ساختن یک بازنمایی ذهنی برای هر جمله در مسئله است. دانش آموزان به آموزش در مورد نحوه بازنمایی برخی از جملات در مسائل ریاضی نیاز دارند. ادغام شامل ایجاد یک بازنمایی ذهنی از کل وضعیت ارائه شده در مسئله است. بسیاری از دانش آموزان نمی توانند ناسازگاری در صورت مسئله را تشخیص دهند. دانش آموزان به آموزش در مورد نحوه ادغام اطلاعات صورت مسئله در یک بازنمایی معنادار نیاز دارند. برنامه ریزی شامل ایجاد یک استراتژی برای حل مشکل است، مانند تقسیم یک مشکل به بخش های فرعی. ارائه مثال‌های کار شده همراه با تفسیر به دانش‌آموزان می‌تواند به آنها کمک کند تا هنگام دریافت مسائل جدید، راهبردهای مناسب را به کار گیرند. دانش‌آموزانی که به طور خودجوش در حین خواندن نمونه‌های کارشده در کتاب‌های درسی به خود توضیحی می پردازند، در آزمون‌های حل مسئله بعدی برتری دارند. دانش‌آموزان در درک راهبردهای مورد استفاده برای حل مسائل نمونه به تمرین نیاز دارند. اجرا مستلزم اجرای یک طرح و در نتیجه تولید پاسخ است. با نظارت یادگیرنده ارزیابی می کند که آیا طرح با موفقیت اجرا شده است یا خیر. هنگامی که مهارت سطح پایین به صورت خودکار انجام می شود - به حداقل توجه نیاز دارد - دانش آموز می تواند منابع شناختی بیشتری را برای درک مسئله و برنامه ریزی راه حل مسئله اختصاص دهد.

ترجمه و ادغام با هم مرحله درک مسئله را تشکیل می دهند، در حالی که برنامه ریزی و اجرا مرحله حل مسئله را تشکیل می دهند. تحقیقات نشان می‌دهد که فراگیران در درک مسئله - ترجمه و یکپارچه‌سازی - مشکل دارند، اگرچه آموزش بر حل مسئله، به‌ویژه اجرا تأکید دارد.

سهم مهم رویکرد پردازش اطلاعات در شناخت ریاضی، طراحی برنامه هایی برای آموزش دانش آموزان برای پردازش مسائل ریاضی است. آموزش حل مسائل ریاضی به شکل تصویری یکی از روشهای افزایش کیفیت پردازش مسائل ریاضی است. آموزش صریح روش‌های پردازش مسائل ریاضی را بهبود بخشند.

تحقیقات آینده در مورد روانشناسی موضوع احتمالاً تجزیه و تحلیل دقیقی از فرآیندهای شناختی مورد نیاز برای موفقیت در انواع وظایف تحصیلی، کشف تفاوت های فردی و کشف تکنیک های آموزشی برای تقویت و توسعه یادگیری مناسب مهارت ها ارائه می دهد.

نظریه شناختی یادگیری چندرسانه ای

یک فرضیه اساسی در زمینه تحقیق در مورد یادگیری چندرسانه ای این است که پیام های آموزشی چندرسانه ای که در پرتو نحوه عملکرد ذهن انسان طراحی می شوند، نسبت به پیام هایی که چندان طراحی نشده اند، بیشتر به یادگیری معنادار منجر می شوند. نظریه شناختی یادگیری چندرسانه ای مبتنی بر سه اصل علم شناختی یادگیری است: سیستم پردازش اطلاعات انسانی شامل کانال های دوگانه برای پردازش دیداری/تصویری و شنیداری/کلامی؛ هر کانال ظرفیت محدودی برای پردازش دارد؛ و یادگیری فعال مستلزم انجام مجموعه ای هماهنگ از پردازش فعال شناختی در طول یادگیری است. نظریه شناختی یادگیری چند رسانه ای پنج فرآیند شناختی را در یادگیری چند رسانه ای مشخص می کند: انتخاب کلمات مرتبط از متن یا روایت ارائه شده؛ انتخاب تصاویر مرتبط از گرافیک ارائه شده؛ سازماندهی کلمات انتخاب شده در یک نمایش کلامی منسجم؛ سازماندهی تصاویر انتخاب شده در یک نمایش تصویری منسجم؛ و ادغام نمایش های تصویری و شفاهی و دانش قبلی. سه خواسته در مورد ظرفیت شناختی یادگیرنده در طول یادگیری عبارتند از: پردازش خارجی (که به هدف آموزشی مربوط نمی شود)، پردازش ضروری (که برای بازنمایی ذهنی مطالب ضروری به شکل ارائه شده مورد نیاز است) و پردازش مولد (که با هدف درک مفهوم است). سه هدف آموزشی عبارتند از: کاهش پردازش اضافی (برای موقعیت‌های اضافه بار اضافی)، مدیریت پردازش ضروری (برای موقعیت‌های اضافه بار ضروری)، و تقویت پردازش مولد (برای موقعیت‌های کم استفاده تولیدی). پیام‌های آموزشی چندرسانه‌ای باید برای هدایت پردازش شناختی مناسب در طول یادگیری بدون بارگذاری بیش از حد سیستم شناختی یادگیرنده طراحی شوند.

فرض اساسی در نظریه پردازش اطلاعات این است که زندگی ذهنی انسان شامل ساختن و دستکاری بازنمایی های ذهنی است. دیدگاه پردازش اطلاعات پیامدهای مهمی برای آموزش دارد، از جمله پیامدهایی برای چگونگی بهبود آموزش در زمینه‌های موضوعی مانند خواندن، نوشتن و ریاضیات. تحقیقات و تئوری در مورد پردازش اطلاعات انسان به رابطه متقابل بین روانشناسی و آموزش اشاره می کند: عملکرد آموزشی زمانی می تواند بهبود یابد که با درک نحوه عملکرد ذهن انسان حمایت شود و تئوری های نحوه عملکرد ذهن انسان را می توان توسط مطالعات مربوط به نحوه عملکرد دانش‌آموزان در انجام تکالیف معتبر علمی بهبود بخشید.

مسلماً رویکرد پردازش اطلاعات محدود است. تمرکز عمده بر شناخت فراگیران، جنبه های عاطفی، انگیزشی، هیجانی، اجتماعی و زیست شناختی یادگیری و آموزش را نادیده می گیرد. همه این جنبه ها در نهایت باید در یک نظریه گسترده در مورد چگونگی عملکرد ذهن انسان ادغام شوند. یکی از رویکردهای امیدوارکننده، گنجاندن راهبردهای انگیزشی همراه با راهبردهای شناختی در آموزش نحوه یادگیری به دانش آموزان است.

رویکرد پردازش اطلاعات - که اکنون یک نیروی مسلط در روانشناسی برای نزدیک به نیم قرن است - با ارائه جایگزینی برای رفتارگرایی میراث ارزشمندی از خود بر جای گذاشته است: چارچوبی واحد برای تحقیقات و نظریه مفید. بعلاوه نقش بازنمایی‌های ذهنی و فرآیندهای شناختی را برجسته کرده و انتقال به سمت مطالعه شناخت در زمینه‌های معتبرتر را تقویت می کند. بسیاری از پیشرفت‌های فعلی در تحقیقات آموزشی - از آموزش راهبرد شناختی تا روان‌شناسی موضوع - با رویکرد پردازش اطلاعات در روان‌شناسی امکان‌پذیر شده است.

به طور کلی، رویکرد پردازش اطلاعات همچنان نقش سازنده ای در توسعه نظریه های مرتبط آموزشی در مورد نحوه عملکرد ذهن انسان ایفا می کند. به‌ویژه، دیدگاه سازنده‌گرایانه از یادگیرندگان به‌عنوان معنا‌سازان و سازندگان مدل‌های ذهنی، مفهوم بالقوه قدرتمندی از شناخت انسانی ارائه می‌دهد؛ یک رویکرد بسیار مفید شامل اصلاح تکنیک‌ها برای تجزیه و تحلیل وظایف آکادمیک در فرآیندهای تشکیل‌دهنده‌ای است که قابل ارزیابی و آموزش هستند.

مجله اینترنتی روان تنظیم

مجله تخصصی روانشناسی تربیتی شناختی

محمود دلیر عبدی نیا

روانشناس تربیتی با دیدگاه شناختی

دانش آموخته دانشگاه تهران

لطفا نظرات و پیشنهادات خود را از طریق بخش نظرات مجله اینترنتی روان تنظیم و یا از طریق ایمیل برای ما ارسال کنید.

استفاده از مطالب ارائه شده در این پایگاه، صرفا با ذکر منبع آزاد می باشد.