معماری شناختی انسان

یک از نظریه های قدرتمند یادگیری در روان شناسی تربیتی، نظریۀ شناختی است. بر طبق این نظریه، یادگیری انسان از فرآیندهای درونی مغز تأثیر می پذیرد. هدف اصلی انقلاب شناختی، احیاء دوبارۀ اهمیت ذهن در علوم انسانی بود (برونر[۱]، ۱۹۹۰). اصول روان شناسی شناختی بر این مبنا شکل گرفته اند که افراد چگونه اطلاعات را کسب و پردازش می کنند و آن ها را به کار می گیرند. نظریۀ یادگیری شناختی بر مشخص سازی ساختارها، فرآیندها و بازنمایی های شناختی، که آموزش و یادگیری را تسهیل می بخشند، تمرکز دارد (اسمیت و راگان[۲]، ۲۰۰۵). نظریه پردازان شناختی معتقدند که فرآیندهای ذهنی یادگیرنده، یعنی طریقه ای که یادگیرنده به واسطۀ آن، اطلاعات را مورد پردازش قرار داده، به کار می برد و می تواند اندیشه ها و ساختارهای ذهنی خود را تغییر دهد، عامل اصلی در توضیح یادگیری هستند. یکی از اندیشه های اصلی نظریۀ شناختی، نظریۀ خبر پردازی یا پردازش اطلاعات[۳] است. این نظریه به وجود سه نوع حافظۀ حسی[۴]، فعال یا کوتاه مدت[۵] و بلند مدت[۶] در نظام شناختی انسان اشاره دارد (بیابانگرد، ۱۳۹۰). حافظۀ کوتاه مدت، حافظۀ فعال، حافظۀکاری هر سه به یک معناست. ما در این پژوهش عمدتاً از واژۀ حافظۀ کاری استفاده می کنیم.

حافظه[۷]، شامل: «به خاطر سپاری» [۸]و «یادآوری»[۹] محرک های ادراک شده است. منظور از به خاطر سپاری یا به یاد سپاری، جا گرفتن ادراک حاصل از محرک ها در حافظۀ درازمدت و یاد آوری به معنای فراخوانی آن ادراک از حافظۀ درازمدت به حافظۀ کوتاه مدت است (امیرتیموری، ۱۳۹۰). در اینجا به بررسی چگونگی معماری شناختی انسان از دیدگاه نظریه پردازش اطلاعات و اصول مرتبط با آن خواهیم پرداخت.

معماری شناختی انسان به روشی اشاره دارد که طبق آن اجزای تشکیل دهندۀ شناخت انسان مانند حافظه های حسی، کاری و بلند مدت سازماندهی می شوند.

نظریۀ پردازش اطلاعات

نظریۀ پردازش اطلاعات یا «خبر پردازی»، برای اولین بار توسط اتکینسون و شیفرین [۱۰](۱۹۶۸) مطرح شد و بعد ها توسط صاحب نظران دیگر تکامل یافت. نظریۀ پردازش اطلاعات، برگرفته از مطالعات مربوط به ساختار و عملکرد مغز و توسعه فناوری های مربوط به ساختار و عملکرد رایانه است. این نظریه نحوۀ  توجه انسان به محیط، به رمز درآوردن اطلاعات و ربط دادن آنها با اطلاعات موجود در حافظه، ذخیره سازی اطلاعات در حافظه، و بازیابی اطلاعات از حافظه را به هنگام نیاز مورد بحث قرار می دهد. به عبارت دیگر، این نظریه به بررسی فرآیندهای یادگیری، به یادسپاری و یادآوری اطلاعات می پردازد.

نظام حافظه

در نظریه پردازش اطلاعات، فرض بر این است که نظام حافظه ای انسان متشکل از سه ساختار اصلی است که عبارتند از: ۱- حافظۀ حسی، ۲- حافظۀکاری و ۳- حافظۀ درازمدت. بر اساس معماری شناختی مطرح شده توسط اتکینسون و شیفرن (۱۹۶۸)، می توان گفت که اطلاعات دریافت شده از محیط، ابتدا در حافظۀ حسی پردازش می شوند. سپس بعضی از عناصر این اطلاعات به حافظۀ کاری منتقل می شوند تا در آنجا به همراه اطلاعات نگهداری شده در حافظه بلند مدت به طور آگاهانه ای پردازش شوند. اگر لازم باشد که اطلاعات پردازش شده در این مرحله، برای مدتی نگهداری شوند، باید به حافظۀ بلند مدت منتقل شوند. اطلاعات ذخیره شده در حافظۀ بلند مدت را  می توان به حافظۀ کاری بازگرداند و مورد استفاده قرار داد.

۱-  حافظۀ حسی

  صنعت و توسعه ی صنعتی

ثبت حسی اولین مرحلۀ خبرپردازی است. حافظۀ حسی، اطلاعاتی را که از طریق گیرنده های حسی به مغز وارد می شود دریافت کرده و برای مدتی بین یک تا سه ثانیه نگهداری می کند. در حافظۀ حسی اهمیت فرآیندهای توجه و ادراک از آن جهت است که یکی از اولین ضرورت ها در ثبت داده ها در حافظۀ حسی و طی شدن مراحل دیگر در حافظه و یادگیری می باشد.

۲- حافظۀ کاری

حافظۀ کاری یا کوتاه مدت، ساختار اولیه ای است که اطلاعات ورودی از حافظۀ حسی را پردازش می کند در عین حال، اطلاعات تثبیت شده در حافظۀ درازمدت نیز برای مورد استفاده قرار گرفتن، ابتدا وارد حافظۀ کاری می شوند و سپس به اندام های حرکتی منتقل می گردند. ویژگی های حافظۀ کاری در هنگام مواجهه با اطلاعات جدیدی که از محیط نشأت می گیرند به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته اند. حافظۀ کاری، دو ویژگی برجسته و از بسیاری جهات شگفت انگیز دارد که برای هر کسی که به مطالب طراحی آموزشی علاقه مند است، مهم می باشند. اولین ویژگی حافظۀ کاری در هنگام سروکار داشتن با اطلاعات جدید این است که از لحاظ ظرفیت بسیار محدود است (کوان[۱۱]، ۲۰۰۱: میلر[۱۲]، ۱۹۵۶)  ویژگی دوم حافظۀ کاری این است که از لحاظ مدت زمان نگهداری اطلاعات هم بسیار محدود است (پیترسون و پیتر سون[۱۳]، ۱۹۵۹).

در هر مرحله، فقط تعداد بسیار محدودی از اقلام یا عناصر اطلاعاتی در حافظۀ کاری قابل پردازش می باشند. در حالی که توافق کلی در این رابطه که حافظۀ کاری در هنگام مواجهه با اطلاعات جدید از لحاظ گنجایش بسیار محدود است، وجود دارد، اما، مقدار دقیق این گنجایش محل بحث است. میلر (۱۹۵۶) پیشنهاد داد که ظرفیت حافظۀ کاری حدوداً هفت مورد است، اما اخیراً کوان (۲۰۰۱) پیشنهاد داده است، که چهار مورد رقم صحیح تری می باشد. در هر صورت و به رغم تفاوت این اعداد، آنچه مهم است، این است که  حافظۀ کاری شدیداً در توانایی ذخیره کردن اطلاعات، محدودیت دارد.

در متون آموزشی، ما معمولاً از حافظۀ کاری برای ذخیرۀ دائمی کلمات، ارقام یا حروف، استفاده نمی کنیم، در عوض، حافظۀ کاری برای پردازش این موارد، در زمانی که پردازش نیاز به سازماندهی، ترکیب، مقایسه یا اداره کردن موارد اطلاعاتی دارد، استفاده می شود. تنها ذخیره کردنی که معمولاً لازم است حافظه کاری انجام دهد، ذخیرۀ محصولات واسطه ایِ عملیات شناختی برای حفاظت و نگهداری آنها، می باشد. به همین دلیل حافظۀ کاری علاوه بر کاربرد اولیۀ پردازنده ای خود، کاربرد ذخیره کردنی نیز دارد. از طرف دیگر، اطلاعات در حافظۀ کاری از طریق دو کانال مجزا پردازش می شود (کانال های دیداری و شنیداری) و هر کانال می تواند در یک واحد زمانی مشخص تعداد محدودی اطلاعات را پردازش کند. این دو کاناله بودن، ظرفیت حافظه کاری را دو برابر می کند.

ممکن است که ما در مقایسه با توان ذخیره ای مان، قادر باشیم موارد بسیار کمتری را پردازش کنیم، بسته به ماهیت و نوع پردازش، در یک زمان معین بیشتر از ۲ ± ۵ مورد از اطلاعات جدید نمی توانند توسط حافظۀ کاری پردازش شوند. اگر لازم باشد که در یک زمان محدود موارد بیشتری از اطلاعات جدید را پردازش کنیم، سیستم پردازشگر حافظۀ کاری ما از کار خواهد افتاد. در هنگام پردازش اطاعات جدید، ظرفیت حافظۀ کاری بسیار محدود می باشد.

بیشتر ما از طریق تجربه های شخصی مان از محدودیت های ذخیره ای حافظۀ کاری خود آگاهیم. برای مثال می دانیم که اگر بخواهیم عددی مانند یک شماره تلفن را که بیشتر از ۲ ± ۷  رقم دارد به یاد آوریم، بعید است که قادر به انجام آن باشیم و نیاز داریم که حداقل یک بار در هنگام تماس گرفتن به شمارۀ مربوط نگاه کنیم. ممکن است کمتر آگاه باشیم که اگر در فهم یک توضیح یا حل مسئله ای دشوار مشکل داریم، دلیل اش همان محدودیت های پردازشی حافظۀ کاری می باشد. این محدودیت های پردازشی باید در هنگام طراحی هر نوع متن آموزشی، از جمله چند رسانه ای های آموزشی، مورد توجه قرار بگیرند.

  ناکامی و تاثیر ان بر شخصیت انسان

همانطور که اشاره شد، محدودیت های حافظۀ کاری فقط محدود به ظرفیت آن نمی باشد. حافظۀ کاری از لحاظ مدت زمان بقا نیز محدودیت دارد. محدودیت های زمانی حافظۀ کاری توسط پیترسون و پیترسون (۱۹۵۹) مورد مطالعه قرار گرفتند. اکثر اطلاعات جدید فقط می توانند برای چند ثانیه (حدود ۲۰ ثانیه) در حافظۀ کاری نگهداری شوند. البته می توانیم از طریق تمرین تا حدودی از محو شدن اطلاعات جلوگیری کنیم. اگر بتوانیم مطالب جدید را تکرار کنیم، آنها تازه شده و می توانند برای همیشه در حافظۀ درازمدت نگهداری شوند.

محدودیت های گنجایشی و زمانی حافظۀ کاری فقط در ارتباط با اطلاعات جدید به دست آمده از محیط توسط حافظه حسی و انتقال آنها به حافظۀ بلند مدت، کاربرد دارند. این محدودیت ها شامل اطلاعات آشنای وارد شده از حافظۀ بلند مدتمان نمی شوند. حافظۀ کاری در هنگام مواجهه با اطلاعات قدیمی آشنا و اطلاعات جدید نا آشنا، ویژگی های کاملاً متفاوتی را بروز می دهد.

در حافظۀ کاری نیز، بخش زیادی از اطلاعات وارد شده به آن دچار فراموشی می شود و بخش کوچکی از آن اطلاعات، یعنی آنچه که مورد تکرار قرار گرفته و با اطلاعات قبلی موجود در ذهن مرتبط شده اند به حافظۀ درازمدت منتقل می شوند. برای پیشگیری از سنگینی بار حافظۀ فعال، بهتر است که:

۱- تا حد امکان، اطلاعات نامربوط را حذف و مطالب را خلاصه کنیم.

۲- محتوای آموزش را به قطعه ها یا گروه های کوچک و قابل مدیریت تقسیم کنیم.

۳- برای یادگیرنده شرایطی را فراهم کنیم تا بتواند مطالب را به جای مورد های مجزا، در دسته ها و گروه های منسجم مطالعه کند.

۴- با تمرین های مناسب و معنادار کمک کنیم تا مطالب از حافظۀ فعال وارد حافظۀ درازمدت شود. به این ترتیب، فضای کاری حافظۀ فعال خالی شده و آمادۀ پذیرش مطالب جدید شود (امیرتیموری، ۱۳۹۰).

معماری شناختی، به ما می گوید که برای پردازش اطلاعات جدید، حافظۀ کاری با گنجایش و مدت زمان محدود آن، درگیر می شود. در حالی که پردازش اطلاعات آشنا با حافظۀ درازمدت، که از نظر گنجایش و مدت زمان نامحدود است، مرتبط می باشد. توصیه های آموزشی، محدودیت های حافظۀ کاری را در نظر می گیرند تا اطلاعات به طور اثربخشی در حافظۀ بلند مدت ذخیره شوند. هنگامی که اطلاعات مناسب در حافظۀ بلند مدت ذخیره می شوند، و به عبارت دیگر، یادگیری حاصل می شود،  محدودیت گنجایش و مدت زمان حافظۀ کاری تحت تأثیر قرار می گیرد. یادگیری وظایفی که پیش از این غیر ممکن یا حتی غیر قابل تصور بودند، به طور ناباوری می توانند آسان شوند. از این روی، هدف طراحی آموزشی، تسهیل اکتساب دانش در حافظه بلند مدت، از طریق حافظۀ کاری است. ویژگی های حافظه کاری می تواند راهبردهایی را در طراحی آموزشی فراهم آورد.

  فرهنگ ایثار و شهادت در پرتو قرآن

۳-  حافظۀ بلند مدت

حافظۀ بلند مدت، حافظۀ تمام عمر ماست.این حافظه تمام آنچه را که در طول زندگی یاد می گیریم در خود جای می دهد. اطلاعات رسیده از محیط به مخزن حسی اگر مورد توجه قرار گیرند به حافظۀ کاری انتقال می یابند، و اطلاعات رسیده به این حافظۀ نیز اگر تکرار و مرور شوند و با اطلاعات قبلاً آموخته شده مرتبط گردند به حافظۀ درازمدت انتقال می یابند.

یاد آوری، توانمندی ذهنی مرتبط با حافظۀ درازمدت می باشد و عبارت است از: بازیابی اطلاعات از حافظۀ درازمدت و انتقال مجدد آن به حافظۀ کاری برای استفاده. فراموشی را اختلال در این فرآیند، یعنی ناتوانی از به یادآوری اطلاعاتی که زمانی در دسترس بوده اند، می دانیم. هرچه اطلاعات سازمان یافته تر، معنی دارتر و با سایر اطلاعات موجود در مخزن حافظۀ درازمدت مرتبط تر باشد، بهتر تثبیت شده و در وقت نیاز سریع تر یادآوری می شود (امیرتیموری، ۱۳۹۰).

کارکرد حافظه بلند مدت در شناخت، به عنوان یک مخزن عظیم برای اطلاعات می باشد. بخش عمدۀ فعالیت های عادی روزمرۀ ما آشنا هستند. وقتی می گوییم که چیزی “آشنا است” منظورمان این است که مبتنی بر و مرتبط با  اطلاعات حافظه بلند مدت، است. این اطلاعات، این امکان را به ما می دهند که به فعالیت هایی از شناسایی خودکار تعداد زیادی از اشیایی که لحظه به لحظه می بینیم گرفته، تا برنامه ریزی کردن فعالیت های روزانۀ خود بپردازیم. همگی این فعالیت ها وابسته به یک پایگاه دانش عظیم و سازمان یافته است که در حافظه بلند مدت نگهداری می شود.

می توان گفت که بخش زیادی از اطلاعات ذخیره شده در حافظۀ بلند مدت متشکل از دانش اولیه می باشد. ما تکامل یافته ایم تا مقادیری انبوه از دانش اولیه را کسب کنیم تا زنده بمانیم و در جهان کار کنیم. برای مثال وقتی که ما گوش کرده و صحبت می کنیم، بیشتر جنبه های فیزیکی و اجتماعی فعالیت هایمان مبتنی بر یک مخزن عظیم از دانش اولیه است که در حافظه بلند مدتمان نگهداری می شود. بسیاری از این فعالیت ها را می توان بدون نیاز به دورۀ آموزشی خاص یادگرفت.

معماری شناختی انسان می تواند برای توجیه عملکرد خط مشی های آموزشی نیز استفاده شود، در غیر این صورت با مشکل های اساسی در فهم خط مشی های آموزشی مواجه می شویم. ساختارهایی که چارچوب معماری شناختی انسان را تشکیل می دهند، زمینه ای را برای کار طراحان آموزشی، پژوهشگران، برنامه ریزان  و معلمان حرفه ای فراهم می آورند. این ساختارها به ما اجازه می دهند که، موضوعات طراحی آموزشی را بفهمیم. در عین حال، می توانیم برای مطرح نمودن نظریه های آموزشی از دانش خود در زمینه معماری شناختی انسان استفاده کنیم. همانطور که اشاره شد، منظور از معماری شناختی انسان، همان ساختار شناخت انسان، شامل نظام حافظه ای و هر آنچه مربوط به فرآیند ذخیره و به یاد سپاری اطلاعات است می باشد

[۱]– Bruner

[۲] – smit & Ragan

[۳]– Information Process

۳- Sensory Memory

۴- Short-Term Memory (STM) or Working Memory

۵ – Long-Term Memory  (LTM)

۶– cognitive Load Theory (CLT)

۷– Cognitive architectures

[۷]– Memory

[۸]– Recitation

[۹]– Recall

[۱۰]– Atkinson & shiffrin

[۱۱]– Cowan

[۱۲]– Miller

[۱۳]– Peterson & peterson