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E-learning (theory)

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E-learning theory describes the cognitive science principles of effective multimedia learning using electronic educational technology.

==Proncipi di progettazione didattica multimediale== A partire da teoria del carico cognitivo come premessa scientifica motivante, ricercatori come Richard E. Mayer, John Sweller e Roxana Moreno hanno stabilito all'interno della letteratura scientifica un insieme di principi di progettazione didattica multimediale che promuovono un apprendimento efficace.[1][2][3] Molti di questi principi sono stati "testati sul campo" in contesti di apprendimento quotidiani e si sono trovati efficaci anche lì.[4][5][6] La maggior parte di questo corpo di ricerca è stata eseguita utilizzando studenti universitari che hanno ricevuto lezioni relativamente brevi su concetti tecnici con cui avevano una bassa conoscenza precedente.[7] Tuttavia, David Roberts ha testato il metodo con studenti in nove discipline di scienze sociali tra cui sociologia, politica e studi aziendali. Il suo programma di ricerca longitudinale di 3 anni ha stabilito un netto miglioramento dei livelli di coinvolgimento degli studenti e dello sviluppo di principi di apprendimento attivo tra gli studenti esposti a una combinazione di immagini e testo rispetto agli studenti esposti solo al testo.[8] Un certo numero di altri studi hanno dimostrato che questi principi sono efficaci con studenti di altre età e con contenuti di apprendimento non tecnici.[9][10] La ricerca che utilizza studenti che hanno una maggiore conoscenza preliminare del materiale didattico a volte trova risultati che contraddicono questi principi di progettazione. Ciò ha portato alcuni ricercatori a presentare l'"effetto competenza" come principio di progettazione didattica a sé stante.[11][12][13][14] La premessa teorica sottostante, la teoria del carico cognitivo, descrive la quantità di sforzo mentale correlato all'esecuzione di un compito come rientrante in una delle tre categorie: germanica, intrinseca ed estranea.[15] * Carico cognitivo tedesco: lo sforzo mentale necessario per elaborare le informazioni del compito, dargli un senso e accedervi e/o memorizzarle nella memoria a lungo termine (ad esempio, vedere un problema matematico, identificare i valori e le operazioni coinvolte e capire che il tuo compito è risolvere il problema matematico). * Carico cognitivo intrinseco: lo sforzo mentale necessario per svolgere il compito stesso (ad esempio, risolvere effettivamente il problema matematico). * Carico cognitivo estraneo: lo sforzo mentale imposto dal modo in cui viene consegnato il compito, che può o meno essere efficiente (ad esempio, trovare il problema di matematica che dovresti risolvere su una pagina che contiene anche pubblicità per libri di matematica). I principi di progettazione didattica multimediale identificati da Mayer, Sweller, Moreno e dai loro colleghi sono in gran parte focalizzati sulla minimizzazione del carico cognitivo estraneo e sulla gestione dei carichi intrinseci e pertinenti a livelli appropriati per lo studente. Esempi di questi principi nella pratica includono * Ridurre il carico esterno eliminando gli effetti visivi e uditivi e gli elementi che non sono centrali per la lezione, come dettagli seducenti (il principio di coerenza)[16][17] * Ridurre il carico tedesco fornendo informazioni verbali attraverso la presentazione audio (narrazione) fornendo informazioni visive rilevanti attraverso immagini o animazioni statiche (il principio della modalità)[18][19] * Controllare il carico intrinseco suddividendo la lezione in segmenti più piccoli e dando agli studenti il controllo sul ritmo con cui avanzano attraverso il materiale di lezione (il principio di segmentazione).[20][21][22] La teoria del carico cognitivo (e, per estensione, molti dei principi di progettazione didattica multimediale) si basa in parte su un modello di memoria di lavoro di Alan Baddeley e Graham Hitch, che ha proposto che la memoria di lavoro abbia due sottocomponenti in gran parte indipendenti e di capacità limitata che tendono a lavorare in parallelo: uno visivo e uno verbale/acustico.[23] Ciò ha dato origine alla teoria della doppia codifica, proposta per la prima volta da Allan Paivio e successivamente applicata all'apprendimento multimediale da Richard Mayer. Secondo Mayer, [24] canali separati della memoria di lavoro elaborano informazioni uditive e visive durante qualsiasi lezione. Di conseguenza, uno studente può utilizzare più capacità di elaborazione cognitiva per studiare materiali che combinano informazioni verbali uditive con informazioni grafiche visive piuttosto che per elaborare materiali che combinano testo stampato (visivo) con informazioni grafiche visive. In altre parole, i materiali multimodali riducono il carico cognitivo imposto alla memoria di lavoro. In una serie di studi, Mayer e i suoi colleghi hanno testato la teoria della codifica duale di Paivio con materiali didattici multimediali. Hanno ripetutamente scoperto che gli studenti che hanno ricevuto multimedia con animazione e narrazione hanno costantemente fatto meglio sulle domande di trasferimento rispetto a quelli che hanno imparato dall'animazione e dai materiali basati su testo. Cioè, erano significativamente migliori quando si trattava di applicare ciò che avevano imparato dopo aver ricevuto istruzioni multimediali piuttosto che istruzioni mono-media (solo visive). Questi risultati sono stati poi confermati da altri gruppi di ricercatori. Gli studi iniziali sull'apprendimento multimediale si sono limitati a processi scientifici logici incentrati su sistemi di causa ed effetto come i sistemi di frenata dell'automobile, il funzionamento di una pompa di bicicletta o la formazione di nuvole. Tuttavia, indagini successive hanno rilevato che l'effetto modalità si estendeva ad altre aree di apprendimento. ===Principi stabiliti empiricamente=== * Principio multimediale: L'apprendimento più profondo si osserva quando le parole e la grafica pertinente sono presentate sia quando le parole sono presentate da sole (chiamato anche effetto multimediale).[25] In poche parole, i tre elementi più comuni nelle presentazioni multimediali sono la grafica pertinente, la narrazione audio e il testo esplicativo. Combinare due di questi tre elementi funziona meglio che usarne solo uno o tutti e tre. * Principio di modalità: L'apprendimento più profondo si verifica quando la grafica viene spiegata dalla narrazione audio invece del testo sullo schermo. Sono state osservate eccezioni quando gli studenti hanno familiarità con il contenuto, non sono madrelingua del linguaggio narrativo o quando sullo schermo appaiono solo parole stampate.[25] In generale, la narrazione audio porta a un apprendimento migliore rispetto alle stesse parole presentate come testo sullo schermo. Questo è particolarmente vero per portare qualcuno attraverso la grafica sullo schermo e quando il materiale da imparare è complesso, o la terminologia utilizzata è già compresa dallo studente (altrimenti, vedi "pre-allenamento"). Un'eccezione a questo è quando lo studente utilizzerà le informazioni come riferimento e dovrà guardarle ancora e ancora.[26] * Principio di coerenza: Evita di includere grafica, musica, narrazione e altri contenuti che non supportano l'apprendimento. Questo aiuta a concentrare lo studente sul contenuto di cui ha bisogno per imparare e riduce al minimo il carico cognitivo imposto alla memoria da contenuti irrilevanti e possibilmente distraenti.[25] meno gli studenti conoscono il contenuto della lezione, più facile è per loro distrarsi da tutto ciò che viene mostrato che non è direttamente rilevante per la lezione. Per gli studenti con maggiori conoscenze pregresse, tuttavia, alcune immagini motivazionali possono aumentare il loro interesse e l'efficacia dell'apprendimento.[27][28] * Principio di contiguità: Tenere insieme le informazioni correlate. L'apprendimento più profondo si verifica quando il testo rilevante (ad esempio, un'etichetta) viene posizionato vicino alla grafica, quando le parole pronunciate e la grafica vengono presentate contemporaneamente e quando il feedback viene presentato accanto alla risposta data dallo studente.[25] * Principio di segmentazione: L'apprendimento più profondo si verifica quando il contenuto viene suddiviso in piccoli pezzi.[25] Suddividere le lezioni lunghe in diverse lezioni più brevi. Suddivide i passaggi di testo lunghi in più passaggi più brevi. * Principio di segnalazione: L'uso di segnali visivi, uditivi o temporali per attirare l'attenzione su elementi critici della lezione. Le tecniche comuni includono frecce, cerchi, testo evidenziato o in grassetto e pausa o enfasi vocale nella narrazione.[25][29] Terminare i segmenti di lezione dopo che le informazioni critiche sono state fornite può anche servire come segnale di segnalazione.[30] * Principio di controllo dello studente: L'apprendimento più profondo si verifica quando gli studenti possono controllare la velocità con cui avanzano attraverso i contenuti segmentati.[20][31][32] Gli studenti tendono a fare meglio quando la narrazione si ferma dopo che viene dato un breve e significativo segmento di contenuto e lo studente deve fare clic su un pulsante "continua" per iniziare il segmento successivo. Tuttavia, alcune ricerche suggeriscono di non sopraffare lo studente con troppe opzioni di controllo. Dare solo i pulsanti di pausa e riproduzione può funzionare meglio che dare i pulsanti di pausa, riproduzione, avanti veloce e retromarcia.[32] Inoltre, gli studenti con un'elevata conoscenza precedente possono imparare meglio quando la lezione avanza automaticamente, ma hanno un pulsante di pausa che consente loro di fermarsi quando scelgono di farlo.[33][34][35] * Principio di personalizzazione: L'apprendimento più profondo nelle lezioni multimediali si verifica quando gli studenti sperimentano una presenza sociale più forte, come quando vengono utilizzati uno script di conversazione o agenti di apprendimento.[25] L'effetto è meglio visto quando il tono della voce è casuale, informale e in una prima persona ("io" o "noi") o in seconda persona (voce ("tu").[36] Ad esempio, delle seguenti due frasi, la seconda versione trasmette più di un tono casuale, informale e colloquiale: ::A. Lo studente dovrebbe avere la sensazione che qualcuno gli stia parlando direttamente quando sente la narrazione. ::B. Il tuo studente dovrebbe sentirsi come se qualcuno gli stesse parlando direttamente quando sente la tua narrazione. :Inoltre, la ricerca suggerisce che l'uso di un tono di voce educato ("Potresti voler provare a moltiplicare entrambi i lati dell'equazione per 10.") porta a un apprendimento più profondo per gli studenti di bassa conoscenza precedente rispetto a un tono di voce meno educato e più direttivo ("Moltiplica entrambi i lati dell'equazione per 10."), ma può compromettere l'apprendimento più profondo negli studenti di alta conoscenza precedente.[37][38] Infine, l'aggiunta di agenti pedagogici (caratteri informatici) può aiutare se utilizzato per rafforzare contenuti importanti. Ad esempio, chiedi al personaggio di narrare la lezione, di indicare le caratteristiche critiche nella grafica sullo schermo o di dimostrare visivamente i concetti allo studente.[39][40][41][42][43] * Principio di pre-allenamento: L'apprendimento più profondo si verifica quando le lezioni presentano concetti chiave o vocabolario prima di presentare i processi o le procedure relative a tali concetti.[44] Secondo Mayer, Mathias e Wetzel,[45] "Prima di presentare una spiegazione multimediale, assicurati che gli studenti riconoscano visivamente ogni componente principale, possano nominare ogni componente e possano descrivere i principali cambiamenti di stato di ogni componente. In breve, assicurati che gli studenti costruiscano modelli di componenti prima di presentare una spiegazione di causa ed effetto di come funziona un sistema". Tuttavia, altri hanno notato che includere contenuti pre-formazione sembra essere più importante per gli studenti con basse conoscenze precedenti che per gli studenti con conoscenze pregresse.[46][47][48] * Principio di ridondanza: L'apprendimento più profondo si verifica quando la grafica della lezione viene spiegata dalla sola narrazione audio piuttosto che dalla narrazione audio e dal testo sullo schermo.[25] Questo effetto è più forte quando la lezione è veloce e le parole sono familiari agli studenti. Le eccezioni a questo principio includono: schermi senza immagini, studenti che non sono madrelingua della lingua del corso e posizionamento di poche parole chiave sullo schermo (cioè, etichettando elementi critici dell'immagine grafica).[49][50][51] * Effetto competenza: I metodi didattici, come quelli sopra descritti, che sono utili per i principianti del dominio o per gli studenti con bassa conoscenza precedente potrebbero non avere alcun effetto o possono persino deprimere l'apprendimento negli studenti di alta conoscenza precedente.[25][52][53][54] Tali principi non possono essere applicati al di fuori delle condizioni di laboratorio. Ad esempio, Muller ha scoperto che l'aggiunta di circa il 50% di materiale estraneo ma interessante non ha comportato alcuna differenza significativa nelle prestazioni dello studente.[55] C'è un dibattito in corso sui meccanismi alla base di questi principi benefici,[56] e su quali condizioni boundary possono applicare.[57]

Applications of Multimedia Principles in Digital Learning

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In recent applications, digital learning platforms have leveraged multimedia instructional design principles to facilitate effective online learning. A prime example includes e-learning platforms that offer users a balanced combination of visual and textual content, segmenting information and enabling user-paced learning. This approach is particularly advantageous in virtual learning environments (VLEs), where well-designed multimedia tools can replicate or even enhance traditional classroom dynamics by incorporating interactive elements, such as quizzes and visual aids, to manage cognitive load and reinforce learning.[58] Further research continues to explore the optimal integration of these principles across diverse e-learning contexts to ensure accessibility and engagement for learners of all backgrounds and experience levels.[59]

Learning theories

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Main article: Learning theory (education)

Good pedagogical practice has a theory of learning at its core. However, no single best-practice e-learning standard has emerged. This may be unlikely given the range of learning and teaching styles, the potential ways technology can be implemented, and how educational technology itself is changing.[60] Various pedagogical approaches or learning theories may be considered in designing and interacting with e-learning programs.

Social-constructivist – this pedagogy is particularly well afforded by the use of discussion forums, blogs, wikis, and online collaborative activities. It is a collaborative approach that opens educational content creation to a wider group, including the students themselves. The One Laptop Per Child Foundation attempted to use a constructivist approach in its project.[61]

Laurillard's conversational model[62] is also particularly relevant to e-learning, and Gilly Salmon's Five-Stage Model is a pedagogical approach to the use of discussion boards.[63]

The cognitive perspective focuses on the cognitive processes involved in learning as well as how the brain works.[64]

The emotional perspective focuses on the emotional aspects of learning, like motivation, engagement, fun, etc.[65]

The behavioural perspective focuses on the skills and behavioural outcomes of the learning process. Role-playing and application to on-the-job settings.[66]

The contextual perspective focuses on the environmental and social aspects which can stimulate learning. Interaction with other people, collaborative discovery, and the importance of peer support as well as pressure.[67]

Mode neutral Convergence or promotion of 'transmodal' learning where online and classroom learners can coexist within one learning environment, thus encouraging interconnectivity and the harnessing of collective intelligence.[68]

For many theorists, it's the interaction between student and teacher and student and student in the online environment that enhances learning (Mayes and de Freitas 2004). Pask's theory that learning occurs through conversations about a subject which in turn helps to make knowledge explicit, has an obvious application to learning within a VLE.[69]

Salmon developed a five-stage model of e-learning and e-moderating that for some time has had a major influence where online courses and online discussion forums have been used.[70] In her five-stage model, individual access and the ability of students to use the technology are the first steps to involvement and achievement. The second step involves students creating an identity online and finding others with whom to interact; online socialization is a critical element of the e-learning process in this model. In step 3, students give and share information relevant to the course with each other. Collaborative interaction amongst students is central to step 4. The fifth step in Salmon's model involves students looking for benefits from the system and using resources from outside of it to deepen their learning. Throughout all of this, the tutor/teacher/lecturer fulfills the role of moderator or e-moderator, acting as a facilitator of student learning.

Some criticism is now beginning to emerge. Her model does not easily transfer to other contexts (she developed it with experience from an Open University distance learning course). It ignores the variety of learning approaches that are possible within computer-mediated communication (CMC) and the range of learning available theories (Moule 2007).

Self-regulation

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Self-regulated learning refers to several concepts that play major roles in learning and which have significant relevance in e-learning.[71] explains that in order to develop self-regulation, learning courses should offer opportunities for students to practice strategies and skills by themselves. Self-regulation is also strongly related to a student's social sources, such as parents and teachers. Moreover, Steinberg (1996) found that high-achieving students usually have high-expectation parents who monitor their children closely.[72]

In the academic environment, self-regulated learners usually set their academic goals and monitor and react themselves in the process in order to achieve their goals. Schunk argues, "Students must regulate not only their actions but also their underlying achievement-related cognitions, beliefs, intentions and effects"(p. 359). Moreover, academic self-regulation also helps students develop confidence in their ability to perform well in e-learning courses.[72]

Theoretical framework

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E-learning literature identifies an ecology of concepts from a bibliometric study were identified the most used concepts associated with the use of computers in learning contexts, e.g., computer-assisted instruction (CAI), computer-assisted learning (CAL), computer-based education (CBE), e-learning, learning management systems (LMS), self-directed learning (SDL), and massive open online courses (MOOC). All these concepts have two aspects in common: learning and computers, except the SDL concept, which derives from psychology and does not necessarily apply to computer usage. These concepts are yet to be studied in scientific research and stand in contrast to MOOCs. Nowadays, e-learning can also mean massive distribution of content and global classes for all Internet users. E-learning studies can be focused on three principal dimensions: users, technology, and services.[73]

Application of Learning theory (education) to E-Learning (theory)

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As alluded to at the beginning of this section, the discussion of whether to use virtual or physical learning environments is unlikely to yield an answer in the current format. First, the efficacy of the learning environment may depend on the concept being taught.[74]  Additionally, comparisons provide differences in learning theories as explanations for the differences between virtual and physical environments as a post-mortem explanation.[75]  When virtual and physical environments were designed so that the same learning theories were employed by the students, (Physical Engagement, Cognitive Load, Embodied Encoding, Embodied Schemas, and Conceptual Salience), differences in post-test performance did not lie between physical vs. virtual, but instead in how the environment was designed to support the particular learning theory.[76]  

These findings suggest that as long as virtual learning environments are well designed[77] and able to emulate the most important aspects of the physical environment that they are intended to replicate or enhance, research that has been previously applied to physical models or environments can also be applied to virtual ones.[78][79] This means that it's possible to apply a wealth of research from physical learning theory to virtual environments. These virtual learning environments – once developed – can present cost-effective solutions to learning, concerning time invested in setting up, use, and iterative use.[80] Additionally, due to the relatively low cost, students are able to perform advanced analytical techniques without the cost of lab supplies.[81] Many even believe that when considering the appropriate affordances of each (virtual or physical) representation, a blend that uses both can further enhance student learning.[82]

Teacher use of technology

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Computing technology was not created by teachers. There has been little consultation between those who promote its use in schools and those who teach with it. Decisions to purchase technology for education are very often political decisions. Most staff using these technologies did not grow up with them.[83] Training teachers to use computer technology did improve their confidence in its use, but there was considerable dissatisfaction with training content and style of delivery.[84] The communication element, in particular, was highlighted as the least satisfactory part of the training, by which many teachers meant the use of a VLE and discussion forums to deliver online training (Leask 2002). Technical support for online learning, lack of access to hardware, poor monitoring of teacher progress, and a lack of support by online tutors were just some of the issues raised by the asynchronous online delivery of training (Davies 2004).

Newer generation web 2.0 services provide customizable, inexpensive platforms for authoring and disseminating multimedia-rich e-learning courses and do not need specialized information technology (IT) support.[85]

Pedagogical theory may have application in encouraging and assessing online participation.[86] Assessment methods for online participation have been reviewed.[86]

See also

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References

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