Введение
Принцип избыточности (redundancy principle) — один из самых спорных и в то же время наиболее изученных принципов организации обучающего материала, сформулированных на основе когнитивной теории мультимедийного обучения (Mayer, 2021). Когнитивная теория мультимедийного обучения предпринимает попытку объяснить процесс обучения с помощью мультимедийных материалов (Mayer, 2022). Согласно ей, обучение начинается с физического представления стимулов, которыми выступают слова и иллюстрации, несущие информацию (Mayer, 1997). Далее, если учащийся обращает внимание на представленный материал, информация отбирается из источника и переносится в рабочую память в виде изображений и звуков по отдельности. Следующим этапом является организация изображений и звуков в зрительные и вербальные репрезентации соответственно, после чего происходит интеграция, представляющая собой установление связей между вербальными и зрительными репрезентациями и их объединение с ранее приобретенными знаниями, хранящимися в долговременной памяти (Mayer, Moreno, 2005).
Согласно Ричарду Майеру, основателю когнитивной теории мультимедийного обучения, принцип избыточности заключается в том, что обучение происходит более эффективно, когда представлены устный текст и иллюстрации, а не устный текст, иллюстрации и экранный текст, повторяющий устное повествование (Fiorella, Mayer, 2022). Модель, предложенная Майером, дает подробное обоснование возникновения принципа избыточности. Так, осмысленное обучение происходит в том случае, если учащиеся отбирают слова и изображения по мере их регистрации в сенсорной памяти, мысленно организуют их в целостные когнитивные структуры в рабочей памяти, связывают зрительные репрезентации друг с другом и с соответствующими знаниями, хранящимися в долговременной памяти (Mayer, 2014). Добавление избыточного экранного текста повышает нагрузку на рабочую память, перегружая процессы переработки информации, что приводит к затруднениям в обучении. Избыточный текст побуждает учащегося переключать зрительное внимание между текстом на экране и презентацией, а также пытаться мысленно соотнести их с устным текстом. Когнитивные ресурсы человека ограниченны, и если учащиеся будут вынуждены тратить их на обработку избыточной информации, то ресурсов не хватит для качественной обработки важной релевантной информации. Таким образом, исключение лишнего материала снижает нагрузку на рабочую память, что должно приводить к повышению эффективности обучения с использованием мультимедийных средств (Kalyuga, Chandler, Sweller, 1998).
Кроме того, на основе эмпирических данных при изучении принципа избыточности был выявлен иной эффект — эффект «обратной избыточности» (reverse redundancy effect) (Ari et al., 2014). Данный эффект заключается в том, что в некоторых случаях экранный текст не препятствует обучению, а напротив, улучшает его. Так, в одном из экспериментов Майера и Джонсона (2008) было показано, что короткий релевантный текст, размещенный рядом с соответствующими изображениями, может повысить эффективность обучения больше, чем полный экранный текст или полное его отсутствие. Важно отметить, что под эффектом «обратной избыточности» подразумевается не только влияние короткого релевантного экранного текста на обучение, но и случай, когда, например, представление избыточного поясняющего текста на экране вместе с устным текстом облегчает изучение иностранного языка (Samur, 2012). Таким образом, эффекты «обратной избыточности» — это частные случаи экспериментальных условий, при которых принцип избыточности не является максимально эффективным для обучения. В контексте данного исследования под принципом обратной избыточности подразумевается, что обучение происходит более эффективно при предъявлении короткого релевантного экранного текста на презентации по сравнению с условиями полного экранного текста или его полного отсутствия.
Однако данные об эффективности применения принципов избыточности и обратной избыточности весьма противоречивы. Так, согласно одному из последних систематических обзоров (Çeken, Taşkın, 2022), применение принципа избыточности не способствовало улучшению обучения более чем в половине рассмотренных исследований. В то же время Майер (2021) установил, что в 8 из 12 исследований было выявлено положительное влияние (медианный размер эффекта d = .10) принципа избыточности на результаты обучения. Другая группа ученых (Adesope, Nesbit, 2012) ранее также обнаружила схожий результат при анализе исследований, проведенных Майером (2014). Стоит отметить, что в вышеупомянутых исследованиях эффективность применения принципа избыточности рассматривалась относительно эффективности запоминания учебной информации, а не относительно эффективности использования полученной информации для решения задач.
Исходя из того, что принцип избыточности зависит от ограниченности ресурсов рабочей памяти, мы предполагаем, что существует связь между объемом рабочей памяти, рассматриваемым в роли индивидуального различия, и принципами избыточности и обратной избыточности. Прежде чем перейти к более подробному обсуждению гипотез, поясним, как мы понимаем термин «рабочая память» и как оцениваем ее роль в обучении.
Существует несколько определений рабочей памяти (РП), однако наиболее распространенным и конвенционально принятым является представление о РП как о системе, посредством которой осуществляется временное хранение и манипулирование репрезентациями с целью их использования в текущей деятельности (напр.: Baddeley, 2007; Cowan, 2017; Forsberg, Adams, Cowan, 2021). В отличие от кратковременной памяти, РП выполняет функцию не только удержания информации в течение короткого времени, но и обработки поступившей информации. На сегодняшний день общепризнано, что РП лежит в основе мышления и высокоуровневых когнитивных процессов в целом (Cowan, 2013). Таким образом, РП играет важнейшую роль и в обучении: она позволяет не только удерживать информацию, но и активно ее обрабатывать, что, в свою очередь, необходимо для эффективного обучения.
Важным свойством РП является ограниченность ее ресурсов: существуют данные, согласно которым максимальный объем РП составляет 4 элемента (Cowan, 2010). Кроме того, в некоторых работах в области когнитивной психологии РП рассматривается в роли индивидуального различия, а часть исследователей вовсе называют объем РП побочной переменной, влияющей на результаты когнитивных экспериментов (Jarrold, Towse, 2006). Индивидуальные различия в объеме РП коррелируют с показателями академической успеваемости, интеллекта и успешности в различных видах сложной деятельности (напр.: Colom, Flores-Mendoza, Rebollo, 2003; Daneman, Carpenter, 1980; Miller, Unsworth, 2018). Однако в области мультимедийного обучения не так много исследований, направленных на изучение индивидуальных различий учащихся. Нами была найдена всего одна работа, направленная на изучение роли РП в эффективности применения принципа избыточности (Batka, Peterson, 2005), исследований же индивидуальных различий в эффективности применения принципа обратной избыточности не было найдено вовсе. Таким образом, существует необходимость в изучении роли индивидуальных различий объема РП в эффективности применения принципов мультимедийного обучения.
В исследовании Батка и Петерсон (2005) изучалась роль объема РП в эффективности принципов смежности, избыточности и модальности когнитивной теории мультимедийного обучения. Авторы работы не опирались на какую-либо конкретную модель РП при формулировке гипотез и обсуждении результатов. В качестве стимульного материала выступала презентация, в которой объяснялось образование града. Испытуемые были разделены на две группы по объему РП (был измерен с помощью задачи OSPAN и задачи на пространственную РП): респонденты, набравшие баллы ниже первого квартиля, включались в группу с небольшим объемом РП, а респонденты, набравшие баллы выше третьего квартиля, — в группу с большим объемом РП. Авторы предполагали, что испытуемые с большим объемом РП будут лучше справляться с мультимедийными материалами, в которых необходимо одновременно обрабатывать и интегрировать множество информации (например, содержащие избыточный текст). Также ожидалось, что принципы мультимедийного обучения будут менее эффективны для респондентов с большим объемом РП, поскольку на них в меньшей степени влияет увеличение когнитивной нагрузки. Однако результаты квазиэксперимента показали, что использование принципов смежности, избыточности и модальности улучшало результаты обучения для испытуемых с небольшим объемом РП, но ухудшало для испытуемых с большим объемом РП. Авторы ставят под сомнение универсальность принципов мультимедийного обучения и подчеркивают необходимость продолжения изучения вопросов индивидуальных различий в эффективности применения рассмотренных принципов.
В одном из последних систематических обзоров (Anmarkrud, Andresen, Bråten, 2019) авторы пришли к заключению, что в большинстве исследований, посвященных изучению роли РП в мультимедийном обучении, отсутствует четкая концептуализация РП, а также преобладают общие субъективные методы ее измерения. Кроме того, в обзоре Anmarkrud и коллег (2019) подчеркивалось, что большая часть современных работ о роли РП в мультимедийном обучении опираются именно на многокомпонентную модель РП Беддели и Хитча (1974), несмотря на ее существенную критику другими исследователями (напр.: Cowan, 2010; D’Esposito, Postle, 2015). Однако стоит отметить, что дополненная версия многокомпонентной модели РП Беддели (2000), включающая эпизодический буфер, систему временного хранения, контролирующую манипулирование, воспроизведение и обработку информации, имеет преимущества перед другими, хоть и более современными, моделями РП. Например, ячеечные модели (Luck, Vogel, 1997) и ресурсные модели (Ma Husain, Bays, 2014) преимущественно ориентированы на объяснение механизмов зрительной РП, в то время как мультимедийное обучение предполагает взаимодействие как зрительной, так и вербальной подсистем РП. Таким образом, опираясь на модель Майера (2014) и многокомпонентную модель РП Беддели (2000), мы формулируем главную гипотезу исследования о наличии взаимосвязи между объемом РП учащихся и эффективностью применения принципов избыточности и обратной избыточности когнитивной теории мультимедийного обучения. Ожидается, во-первых, что соблюдение принципа избыточности будет эффективнее для испытуемых с небольшим объемом РП, чем для испытуемых с большим объемом РП, поскольку первые испытывают бо́льшие трудности при удержании трех типов информации из двух каналов, следовательно представление только изображений и устного текста будет более эффективным для испытуемых с небольшим объемом РП. Во-вторых, ожидается, что принцип обратной избыточности будет наиболее эффективным для испытуемых с большим объемом РП, поскольку для них небольшое количество релевантного экранного текста не создаст чрезмерной нагрузки на РП, как на РП испытуемых с небольшим объемом РП, а напротив, будет способствовать запоминанию. В-третьих, мы предполагаем, что эффект избыточности негативно влияет на эффективность обучения независимо от объема РП. Также ожидается, что балл по тесту знаний в целом будет положительно коррелировать с объемом РП независимо от экспериментальной группы.
Важно отметить, что объем РП рассматривается в этом исследовании в качестве ковариаты, поскольку проведение исследования с межгрупповой переменной в виде объема РП будет целесообразно при выявлении тенденции к значимым эффектам в данной работе. Межгрупповой независимой переменной в исследовании является формат презентации. Первый уровень независимой переменной — наличие полного экранного текста, то есть текста, полностью дублирующего устное повествование преподавателя (не соблюдены принципы избыточности и обратной избыточности, проявляется эффект избыточности). Второй уровень — наличие краткого экранного текста, то есть текста, содержащего ключевые понятия, которые представлены в повествовании (соблюден принцип обратной избыточности). Третий уровень — отсутствие экранного текста, не считая заголовков слайдов (соблюден принцип избыточности).
Целью данного исследования является выявление связи между проявлением эффекта избыточности, а также обратной избыточности и объемом РП, рассматриваемого в роли индивидуального различия. Для измерения объема РП применялась задача OSPAN. В качестве стимульного материала использовались 7-минутные учебные видеоролики, озвученные голосом преподавателя. Видеоролики были трех типов: с полным экранным текстом, с коротким экранным текстом и без экранного текста. После каждого видеоролика следовал тест знаний материала, представленного в ролике.
Материалы и методы
Выборка
В исследовании приняли участие 78 человек (57 женщин; средний возраст 19,5 года). В окончательную выборку вошли 69 испытуемых (52 женщины, средний возраст 19,2 года), поскольку некоторые наблюдения были исключены из анализа. Количество респондентов было рассчитано с помощью калькулятора статистической мощности G*Power (показатель мощности — 80%) с опорой на высокий размер эффекта (f = 0,4). Все испытуемые имели нормальное или скорректированное до нормального зрение и не имели заболеваний, связанных с когнитивными способностями, в частности с запоминанием. Испытуемые дали согласие на обработку персональных данных и не были осведомлены о цели эксперимента.
Стимульный материал
Стимулы предъявлялись на 24-дюймовом цветном мониторе с разрешением экрана 1920 × 1080 пикселей. Расстояние от монитора до глаз испытуемых составляло приблизительно 35 дюймов. Эксперимент проводился в лаборатории с помощью PsychoPy v.2022.2.5 и Google Forms. Ответы респондентов регистрировались с помощью стандартной мыши и клавиатуры.
Задача на измерение объема РП
Объем РП измерялся с помощью автоматизированной версии задачи на определение объема операций (Operation Span task, далее OSPAN) (Unsworth et al., 2005). Задача была запрограммирована с помощью программы PsychoPy v.2022.2.5. В этом исследовании применялась задача OSPAN для измерения объема РП, поскольку данная задача использовалась в некоторых предыдущих исследованиях мультимедийного обучения (Batka, Peterson, 2005; Doolittle, Altstaedter, 2009), авторы задачи OSPAN оценивают этот метод как наиболее валидный из имеющихся для выявления индивидуальных различий в объеме РП (Unsworth et al., 2005) и поскольку данная задача использовалась ранее для измерения объема РП на русскоязычной выборке (Величковский, 2014). Мы не используем простую задачу на запоминание для измерения объема РП, так как задачи такого типа измеряют емкость буферов системы РП. Напротив, задача OSPAN, включающая обработку информации, измеряет центральный исполнитель — иначе говоря, способность распределять и контролировать внимание (Wiley Sanchez, Jaeger, 2014). Автоматизированная версия задачи OSPAN состояла из четырех частей: трех тренировочных, результаты которых не учитывались при анализе данных, и основной, посредством которой вычислялись показатели объема РП.
В первой части испытуемые тренировались запоминать и воспроизводить согласные буквы русского алфавита в том же порядке, в котором они были предъявлены ранее. На экране поочередно появлялось несколько букв, каждая из которых отображалась в течение 800 мс. Затем испытуемые видели матрицу, состоящую из 12 букв, и выбирали буквы в том порядке, в котором они были показаны ранее. Программа автоматически предоставляла обратную связь о количестве букв, правильно воспроизведенных в текущей попытке (рис. 1).
Рис. 1. Первая часть задачи OSPAN
Fig. 1. The first part of the OSPAN task
Вторая часть включала в себя решение математических задач. Сначала на экране появлялся арифметический пример (например, (1×2)-1=?). Испытуемым было необходимо решить его как можно быстрее, а затем нажать пробел, чтобы перейти на следующую страницу. После этого на экране появлялось число (например, 3), и респонденты должны были нажать на кнопку «Верно» или «Неверно», в зависимости от своего ответа на задачу. После каждого примера испытуемые получали обратную связь о правильности ответа (рис. 2).
Рис. 2. Вторая часть задачи OSPAN
Fig. 2. The second part of the OSPAN task
Третья (тренировочная) и четвертая (основная) части задачи OSPAN представляли собой комбинацию первой и второй частей. Сначала на экране появлялся арифметический пример, а после того, как испытуемые нажимали пробел, указывая, что пример решен, появлялась буква, которую нужно было запомнить. Эта процедура повторялась до появления на экране матрицы, идентичной той, что была представлена в первой части задачи. Испытуемые должны были воспроизвести на матрице буквы в правильном порядке. В третьей и четвертой частях задачи испытуемым не предъявлялось обратной связи о правильности их ответов.
Основная часть задачи OSPAN состояла из 15 проб, в каждой из которых было от 3 до 7 примеров и букв. Таким образом, на протяжении основной части задачи каждому испытуемому предъявлялось 75 букв и 75 арифметических примеров. После выполнения задачи данные обрабатывались для получения общего балла по задаче OSPAN, который рассчитывался как сумма всех идеально запомненных букв в отдельном наборе.
Образовательные видео
Для исследования было создано 9 образовательных видео (3 по географии, 3 по астрономии, 3 по истории), каждое из которых представляло собой записанную презентацию, озвученную голосом преподавателя. Три ролика по каждой теме отличались друг от друга только наличием/отсутствием полного/краткого текста в презентации. За основу каждого видео был взят материал, из онлайн-курсов, находящихся в свободном доступе на платформах «ПостНаука» и Stepik.
Голос диктора, иллюстрации в презентациях, скорость переключения слайдов и качество звука были одинаковыми во всех видео. В одном из последних систематических обзоров мультимедийного обучения (Çeken, Taşkın, 2022) было высказано предположение о том, что эффективность применения принципов мультимедийного обучения должна быть дополнена исследованиями, в которых используется стимульный материал из разных предметных областей. Schneider et al. (2018) также обнаружили, что эффективность обучения зависит от материала, который представляется испытуемым, поэтому в одном и том же исследовании необходимо использовать учебные материалы, взятые из разных областей науки. В предыдущих исследованиях подчеркивалось, что при дальнейшем изучении принципов мультимедийного обучения должен использоваться материал не только естественных, но и гуманитарных наук (Çeken, Taşkın, 2022). Исходя из этого, мы отобрали видео из разных научных областей: биология и астрономия относятся к естественно-научным дисциплинам, а история — к гуманитарным.
Тест знаний по материалу образовательных видео
Для оценки эффективности обучения использовались объективные тесты знаний, включающие 10 вопросов по каждому видео. Эти вопросы были созданы нами самостоятельно, все они также прошли экспертную оценку преподавателей дисциплин «Экспериментальная психология» и «Когнитивная психология» и были оценены как валидные, понятные и имеющие оптимальный уровень сложности.
Процедура
Перед началом эксперимента испытуемые заполняли анкету в Google Forms, которая включала в себя согласие на обработку данных, вопросы о возрасте, имени и фамилии респондента. После этого экспериментатор переключал испытуемого на программу PsychoPy, в которой испытуемые выполняли задачу OSPAN.
По завершении OSPAN испытуемые сообщали экспериментатору, что они завершили первую часть. Экспериментатор возвращал страницу с Google forms на экран монитора, после чего респонденты субъективно оценивали по пятибалльной шкале, насколько они знакомы с темами «Великая Северная война», «География равнин» и «Движение звезд», где 1 — совсем не знакомы, 5 — очень знакомы. Затем испытуемые смотрели три учебных видеоролика, каждый продолжительностью около 7 минут. Тип видео, которое было предъявлено испытуемому, зависел от его экспериментальной группы: первой группе предъявлялся стимульный материал, который предполагал появление избыточности (рис. 3, а); второй группе предъявлялось видео с коротким экранным текстом — в этом случае мы предполагаем появление принципа обратной избыточности (рис. 3, б); третья группа смотрела видео без текста на экране, за исключением заголовков, что означает соблюдение принципа избыточности (рис. 3, в). Видео предъявлялись испытуемым в рандомизированном порядке. После каждого видеоролика предъявлялся тест, включающий вопросы на понимание и запоминание информации, представленной в видео.
Рис. 3. Примеры слайдов презентаций для трех экспериментальных условий: а) — полный экранный текст, эффект избыточности; б) — краткий экранный текст, соблюден принцип обратной избыточности; в) — отсутствие экранного текста, соблюден принцип избыточности
Fig. 3. Example presentation slide for three experimental conditions: a) — full screen text, the redundancy principle; b) — short screen text, reverse redundancy principle; с) — lack of screen text, the principle of redundancy is observed
Предобработка и анализ данных
Данные испытуемых, оценивших свои субъективные знания хотя бы по одной из трех тем видео на 4 или 5 баллов, полностью удалялись из анализа. Предобработка и анализ данных проводились в программе RStudio 2022.02.3+492. Предварительно данные респондентов каждой из трех групп были проверены на нормальность распределения с помощью теста Шапиро-Уилка по баллу OSPAN и баллу по тесту знаний. По обеим переменным данные были распределены нормально. Также для каждой экспериментальной группы проводилась проверка нормальности распределения остатков регрессионной модели с использованием теста Шапиро-Уилка, результаты которой не выявили значимых отклонений от нормального распределения Использовался метод ковариационного анализа (ANCOVA), в котором сравнивались средние значения зависимой переменной (балл теста объективных знаний) по трем факторам (краткий экранный текст, полный текст, отсутствие текста) и определялись эффекты взаимодействия ковариаты (балл OSPAN) с факторами. Далее был проведен Post-hoc тест (тест Тьюки) для выявления парных различий между факторами. Также дополнительно был проведен многофакторный дисперсионный анализ: испытуемые были разбиты на группы по объему РП, анализировались данные респондентов с небольшим и большим объемом РП.
Результаты
Было обнаружено значимое влияние объема РП F (1, 66) = 8,91, p < 0,01, η2 = 0,11, а также значимое влияние фактора экспериментальной группы F (2, 66) = 3,27, p = 0,04, η2 = 0,08. Однако не было обнаружено взаимодействия фактора экспериментальной группы с баллом по задаче OSPAN F (2, 66) = 0,13, p = 0,87, η2 = 0,01. Рис. 4 иллюстрирует линейную зависимость между результатами теста знаний и показателями по задаче OSPAN для трех условий. На основании полученных данных можно сделать следующие выводы: во-первых, балл по тесту знаний зависит от объема РП; во-вторых, просмотр мультимедийных презентаций, содержащих короткий текст, полный текст и не содержащих текста вообще, приводит к разным результатам по тесту знаний.
Рис. 4. Линейная зависимость между результатами теста знаний и показателями объема РП для трех экспериментальных групп
Fig. 4. Linear relationship between knowledge test scores and working memory capacity scores for the three experimental groups
По результатам post-hoc тестов, представленных в табл. 1, значимые различия были обнаружены только для пары Отсутствие текста — Полный текст (p = 0,04, Cohen's d = 0,71). Этот результат свидетельствует о том, что балл по тесту знаний, в зависимости от индивидуального объема РП, значимо различается между экспериментальными группами, которым предъявляется полный текст презентации, и группами, которым экранный текст не предъявляется вообще.
Таблица 1 / Table 1
Результаты post-hoc тестов (Критерий Тьюки)
Results of post-hoc tests (Tukey corrected)
|
|
Estimate |
SE |
t |
p-value |
|
Отсутствие текста — Полный текст / No text - Full text |
1,82 |
0,76 |
2,40 |
0,04 |
|
Короткий текст — Полный текст / Short text - Full text |
0,31 |
0,79 |
0,39 |
0,91 |
|
Короткий текст — Отсутствие текста / Short text - No text |
-1,51 |
0,79 |
-1,91 |
0,14 |
Был проведен дополнительный анализ, в котором испытуемые были разбиты на группы по объему РП (табл. 2): в группу с небольшим объемом РП вошли испытуемые, набравшие баллы ниже первого квартиля выборки (19 человек), в группу со средним объемом РП — испытуемые с баллами между первым и третьим квартилями (34 человека), в группу с большим объемом РП — испытуемые с баллами выше четвертого квартиля (16 человек). Анализировались данные испытуемых с небольшим и большим объемом РП (рис. 5). По результатам многофакторного дисперсионного анализа были выявлены значимые влияния факторов группы F (2, 32) = 6,11, p < 0,01, а также значимое влияние фактора объема РП F (2, 32) = 5,99, p = 0,02. Как и в основном анализе, не было обнаружено взаимодействия факторов группы и объема РП F (2, 32) = 0,06, p = 0,93.
Таблица 2 / Table 2
Средние значения по тесту знаний и баллу по задаче OSPAN
Mean values on knowledge test and OSPAN task score
|
Тип презентации / Presentation type |
Тест знаний / Knowledge test |
ОSPAN |
|||
|
M |
SD |
M |
SD |
||
|
Краткий экранный текст / Brief on-screen text |
20,3 |
2,96 |
30,5 |
14,1 |
|
|
|
Небольшой объем РП / Limited working memory capacity |
18,8 |
2,11 |
18,3 |
6,36 |
|
Средний объем РП / Average working memory capacity |
21,5 |
3,36 |
34,8 |
5,86 |
|
|
Большой объем РП/ Large working memory capacity |
20,5 |
0,707 |
61 |
9,9 |
|
|
Отсутствие экранного текста / No on-screen text |
22,5 |
2 |
41,4 |
14,3 |
|
|
|
Небольшой объем РП / Limited working memory capacity |
21 |
1 |
18,6 |
3,85 |
|
Средний объем РП / Average working memory capacity |
22,6 |
1,69 |
40,3 |
5,88 |
|
|
Большой объем РП/ Large working memory capacity |
23,1 |
2,47 |
55,4 |
3,71 |
|
|
Полный экранный текст / Full screen text |
20,4 |
3,19 |
37,5 |
16,5 |
|
|
|
Небольшой объем РП / Limited working memory capacity |
18,4 |
3,85 |
14,6 |
7,96 |
|
Средний объем РП / Average working memory capacity |
21 |
3,03 |
37,2 |
4,67 |
|
|
Большой объем РП/ Large working memory capacity |
21 |
2,68 |
57,3 |
6,83 |
|
Рис. 5. Визуализация дополнительного анализа данных испытуемых с небольшим и большим объемом РП
Fig. 5. Visualisation of additional analyses of data from subjects with low and high WM capacity
Обсуждение результатов
Главная гипотеза исследования, заключавшаяся в наличии взаимосвязи между объемом РП и эффективностью применения принципов избыточности и обратной избыточности когнитивной теории мультимедийного обучения, не подтвердилась. Не было найдено взаимодействия факторов объема РП и типа презентации, что не позволяет утверждать о роли объема РП, рассматриваемого в роли индивидуального различия, как медиатора в эффективности применения принципов избыточности и обратной избыточности.
Мы предполагали, что принцип избыточности будет наиболее эффективным для испытуемых с небольшим объемом РП, что согласуется с результатами исследования. Как показано на графике (рис. 4), эффективность презентаций без текста была выше по сравнению с презентациями, содержащими короткий или полный экранный текст, для испытуемых с небольшим объемом РП. Важно отметить, что линии не параллельны и начинают сходиться с увеличением объема РП, особенно заметна тенденция к увеличению баллов по тесту знаний с увеличением объема РП для экспериментальной группы, которой предъявлялся короткий экранный текст. Это наблюдение указывает на следующую тенденцию: чем больше объем РП, тем менее значимы принципы избыточности и обратной избыточности для учащихся. Такая же тенденция наблюдается и на рис. 5, который визуализирует данные испытуемых с небольшим и большим объемом РП.
Ожидалось, что принцип обратной избыточности будет наиболее эффективным для испытуемых с большим объемом РП. Однако результаты нашего исследования показывают, что средний балл по тесту знаний был в целом выше в экспериментальной группе, которой не предъявлялся экранный текст, чем в группе, которой предъявлялся короткий текст, независимо от объема РП. Это позволяет предположить, что при предъявлении короткого экранного текста РП все же подвергалась большей загрузке, чем в условии без текста. Это свидетельствует о важности оптимальной степени загрузки РП в процессе обучения, поскольку даже относительно небольшой объем экранного текста влияет на его эффективность.
Гипотеза о том, что эффект избыточности негативно влияет на эффективность обучения независимо от объема РП, согласуется с результатами эксперимента, поскольку были найдены различия по тесту знаний при сравнении групп, которым предъявлялся полный экранный текст и которым экранный текст не предъявлялся вообще. Таким образом, был воспроизведен эффект избыточности, поскольку результаты у группы с полным экранным текстом были наихудшими из трех экспериментальных групп. Более того, при соблюдении принципа избыточности, то есть при отсутствии экранного текста, результаты по тесту знаний были лучшими. Отсутствие дублирующего текста снижало когнитивную нагрузку и минимизировало необходимость переключения внимания между различными источниками информации, что повышало эффективность обучения независимо от индивидуальных различий в объеме РП. Отдельно отметим и относительно большую дисперсию по тесту знаний у группы с полным экранным текстом (рис. 5). Такой результат мог быть вызван другими индивидуальными различиями, помимо различий в объеме РП, или применением испытуемыми разных стратегий при изучении материала, содержащего избыточную информацию.
Ожидалось, что балл по тесту объективных знаний в целом будет положительно коррелировать с объемом РП независимо от экспериментальной группы. Результаты, представленные на графиках (рис. 4, 5), выступают в поддержку этого предположения: с увеличением балла OSPAN балл по тесту знаний увеличивается у каждой группы. Этот результат согласуется с большинством современных исследований (Mutlu-Bayraktar, Cosgun, Altan, 2019; Schweppe, Rummer, 2014), в которых подчеркивается, что большой объем РП позволяет эффективнее удерживать и обрабатывать информацию, снижая при этом когнитивную нагрузку (Sweller, 2010), вследствие чего повышается эффективность обучения. Таким образом, индивидуальные различия в объеме РП влияют на способность учащихся усваивать мультимедийный материал, даже если эти различия не взаимодействуют с принципами избыточности и обратной избыточности.
Данные по нашему исследованию не согласуются с квазиэкспериментом Батка и Петерсон (2005), который показал, что принцип избыточности повышает эффективность обучения испытуемых с небольшим объемом РП, но ухудшает эффективность обучения респондентов с большим объемом РП. Соблюдение принципа избыточности в нашем исследовании улучшало эффективность обучения испытуемых независимо от их объема РП. Различие в результатах исследований может быть объяснено тем, что в исследованиях использовался совершенно разный стимульный материал, а также различные задачи на измерение объема РП: в исследовании Батка и Петерсон РП измерялась не только с помощью OSPAN, но и с помощью задачи пространственной РП. Кроме того, существенно различался и экспериментальный дизайн: в нашем исследовании объем РП выступал в качестве ковариаты, а в исследовании Батка и Петерсон (2005) объем РП являлся квазипеременной. Проведенный нами дополнительный анализ также не выявил ухудшения результатов обучения при соблюдении принципа избыточности для испытуемых с большим объемом РП, что не согласуется с результатами Батка и Петерсон.
Отсутствие выявленной взаимосвязи между объемом РП и эффективностью применения принципа избыточности также противоречит выводам Трипке и коллег (Trypke, Stebner, Wirth, 2023). В обзоре авторы предлагают различать содержательную избыточность (content redundancy), понимаемую как дублирование идентичной информации в разных источниках (например, в схеме и устном повествовании), и избыточность каналов РП (working memory channel redundancy), которая возникает при конкуренции источников информации за ресурсы одного канала обработки (например, визуального). Таким образом, содержательная избыточность воздействует преимущественно на семантический уровень обработки, в то время как избыточность каналов РП затрагивает перцептивный уровень. Авторы анализируют как негативные, так и потенциально позитивные эффекты различных типов избыточности. В частности, они предполагают, что в случае, когда к устному повествованию добавляется дублирующий письменный текст, оба типа избыточности сочетаются. Предполагается, что такое сочетание может способствовать повышению эффективности обучения, в первую очередь, у учащихся с небольшим объемом РП. Однако по результатам нашего исследования данное предположение не находит подтверждения.
Полученные данные также противоречат принципу обратной избыточности, согласно которому короткий экранный текст способствует обучению. Мы предполагаем, что при создании стимульного материала нами не был достигнут достаточный межуровневый размах между презентациями с полным и кратким экранным текстом: различия в количестве текста между условиями могли быть недостаточно выраженными, чтобы вызвать значимый эффект. Например, краткий текст мог быть недостаточно релевантным или недостаточно «кратким», что не позволило полностью реализовать преимущества принципа обратной избыточности. Более того, принцип обратной избыточности является еще менее изученным, чем классический принцип избыточности, что создает предпосылку для его дальнейшего изучения.
Однако результаты нашего исследования согласуются с предыдущими исследованиями, посвященными влиянию принципа избыточности на эффективность обучения (напр.: Kalyuga, Chandler, Sweller, 2004; Pachman, Ke, 2009). Так, они подтверждают, что избыточный текст, представленный на мультимедийных материалах, приводит к ухудшению эффективности обучения. Предполагается, что это снижение эффективности обучения вызвано чрезмерной когнитивной нагрузкой, затрачивающей когнитивные ресурсы на избыточную информацию, которой является письменный текст на слайдах, дублирующий устное повествование. Таким образом, проведенное исследование подчеркивает важность создания не перегруженных экранным текстом мультимедийных материалов, в частности презентаций.
Заключение
Нами была предпринята попытка определения роли индивидуальных различий в объеме РП в эффективности применения принципов избыточности и обратной избыточности когнитивной теории мультимедийного обучения. Согласно принципу избыточности, обучение происходит эффективнее, когда экранный текст, дублирующий устное повествование на мультимедийных материалах, отсутствует. Согласно же принципу обратной избыточности, краткий релевантный экранный текст повышает эффективность обучения. Основным результатом исследования, выступающим против гипотезы о роли индивидуальных различий в объеме РП в эффективности применения принципов избыточности и обратной избыточности является отсутствие статистически значимого взаимодействия между объемом РП и баллом по тесту знаний. В нашем эксперименте приняло участие 78 человек, данные по показателю объема РП были распределены нормально — следовательно, большая часть респондентов имели средний балл по задаче OSPAN. Мы предполагаем, что для четкого определения роли объема РП как медиатора принципов избыточности и обратной избыточности необходимо проведение квазиэксперимента, в котором объем РП рассматривался бы в качестве межгрупповой переменной.
К перспективам для будущих работ относится проведение исследований, использующих другие методы измерения объема РП и принципиально новый стимульный материал. Также результаты подобного исследования, проведенного на детях школьного возраста, могут существенно отличаться от результатов нашей работы, что создает перспективу для последующих исследований эффективности применения принципов мультимедийного обучения и роли интервальных различий в них.
Таким образом, наше исследование свидетельствует о важности отсутствия избыточного экранного текста на мультимедийных материалах с целью повышения эффективности обучения. Оно также формулирует конкретную перспективу для дальнейшего исследования роли индивидуальных различий объема РП в эффективности применения принципов мультимедийного обучения.