A promessa de aprendizagem multimédia:
usando os mesmos métodos de design instrucional em diferentes meios de comunicação

Richard E. Mayer

Departamento de Psicologia da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara, CA 93106, EUA

Resumo

Aprendizagem Multimédia ocorre quando os alunos constroem representações mentais de palavras e imagens que são apresentadas a eles (exemplo: textos impressos e ilustrações ou narração e animação). A promessa de aprendizagem multimédia é que os alunos podem aprender mais profundamente de multi-mensagens de media bem concebidas consistindo em palavras e imagens do que de modos mais tradicionais de comunicação envolvendo apenas palavras. Este artigo explora um programa de pesquisa que visa determinar (a) com base em princípios da pesquisa para o design de multimédia explicações, que podem ser chamados métodos, e (b) a medida em que os métodos são eficazes em diferentes ambientes de aprendizagem que podem ser chamados de media. Uma revisão da pesquisa sobre a concepção da explicação multimédia realizada em nosso laboratório em Santa Bárbara mostra (a) um efeito de multimédia no qual os alunos sabem mais a partir de palavras e imagens que de palavras sozinhas em ambos os livros de base e baseado em ambientes computacionais, (b) uma coerência e efeito em que os alunos aprendem mais profundamente quando material estranho é excluído e não incluído em ambos os livros baseados e baseados em ambientes computacionais, (c) a contiguidade espacial e efeito em que os alunos aprendem mais profundamente quando as palavras impressas são colocadas perto do que longe de corresponderem a imagens em ambos os livros de base e ambientes computacionais, e (d) uma personalização e efeito em que os alunos aprendem mais profundamente quando as palavras são apresentadas em conversação mais do que num estilo formal ambos em ambientes computacionais que contem palavras faladas e aqueles que contem palavras impressas. No geral, os nossos resultados fornecem quatro exemplos em que os mesmos métodos de design instrucional são eficazes nos diferentes media.
© 2003 Elsevier Science Ltd. Todos os direitos reservados.

Palavras chave: Aprendizagem baseada em computador (CBL); baseado em instrução de computador (CBI); formação on-line; aprendizagem multi-media.

1. Introdução

Considere o seguinte cenário de aprendizagem. Um estudante senta-se na sua mesa e escuta um professor que está a dar uma explicação cientifica, por exemplo de como funciona uma bomba de encher pneus de bicicleta. Por exemplo, o professor diz: “Quando a alavanca é puxada para cima, o pistão move-se para cima, a válvula de admissão abre-se, fecha a válvula de saída e há entrada de ar no cilindro. Quando a alavanca é empurrada para baixo, o pistão desce, a válvula de admissão fecha-se, e a válvula de saída abre-se e faz sair o ar para fora da mangueira”. Alternativamente, um aluno fica na sua mesa, abre o seu livro, e lê um excerto, de como trabalha uma bomba de encher pneus de bicicleta. Estas são apresentações médias simples que envolvem apenas uma forma de apresentação de informação – palavras.

O que é que há de errado com a utilização apenas do método de instrução verbal? No lado positivo, modos verbais de instrução têm uma longa história na educação e as palavras são claramente o veículo dominante para a entrega de informação nas escolas. Além disso, a palestra e excertos de livros apresentam claramente as principais informações que descrevem como a bomba de encher pneus funciona. Do lado negativo, no entanto os modos verbais de instrução são algumas vezes baseados numa concepção inadequada de como os alunos aprendem, que pode ser chamado do ponto de vista da informação de entrega. De acordo com essa visão de aprendizagem envolve a adição de nova informação na memória, por isso o ensino envolve o envio de informação para o aluno através de palavras. Essa visão é incompatível com os actuais teorias de como as pessoas aprendem (Bransford, Brown & Cocking, 1999; Bruer, 1993; Lambert & McCombs, 1998; Mayer, Heiser,e Lonn, 2001), ou seja, ler o construtivista em que os alunos tentam dar sentido ao material apresentado. Há também a evidência empírica de que o método somente verbal, nem sempre funciona tão bem. A nossa pesquisa mostra, em média que os alunos que ouvem (ou lêem) explicações que são apresentadas apenas com palavras não são capazes de se lembrarem mais das ideias chave e têm dificuldades em usar o que foi apresentado para resolver problemas novos. (Mayer 1997, 1999a, 199b, 2001).

Em contraste, considere um cenário de aprendizagem que vai além do meramente verbal. Um aluno que se senta em frente do seu ecrã de computador, e faz uma busca num enciclopédia on line, introduz a palavra “bomba”, e vê um esquema animado que explica como funciona uma bomba de encher pneus de bicicleta. Quadros seleccionados da apresentação estão apresentados na figura 1, juntamente com a correspondente explicação indicada entre aspas.

Como alternativa, um aluno pode ler um livro composto por ilustrações legendadas; o livro mostra uma série de quadros da bomba representando os passos da operação do funcionamento da mesma, com palavras que descrevem cada passo impresso dentro de cada quadro. Estes são exemplos de multimédia de aprendizagem porque o aluno recebe uma mensagem de instrução que é apresentado em dois formatos, como palavras (faladas ou texto impresso) e imagens (animação ou ilustrações). Certamente, adicionar imagens a palavras nem sempre melhoram a aprendizagem; assim o nosso objectivo é determinar as condições em que a adição de imagens promove um maior aprofundamento de aprendizagem.

Mayer_Fig_1.jpg

Fig. 1. Quadros seleccionados de uma explicação multimédia de como funciona uma bomba para encher pneus de bicicleta

2. Qual é a promessa de uma aprendizagem de multimédia?

A promessa de uma aprendizagem de multimédia é que, pela combinação de imagens com as palavras, seremos capazes de promover o aprendizado mais profundo dos estudantes. Primeiro, a instrução de mensagens multimédia podem ser projectadas de forma que sejam consistentes com a forma como as pessoas aprendem, e assim pode servir como auxilio ao aprendizado humano (Mayer, 1997, 1999ª, 1999b, 2001). Em segundo lugar há uma crescente base de pesquisa mostrando que os alunos aprendem mais profundamente através de apresentações multimédia do que do sistema tradicional só de mensagens verbais, incluindo melhor desempenho em testes de transferência de resolver o problema (Mandl & Levin,

1989; Mayer, 2001; Schnotz & Kulhavy, 1994; Sweller, 1999; Van Merrienboer, 1997). Em suma, a promessa de aprendizagem multimédia é que os professores podem manter o poder em expressões de forma visual e verbal para promover o entendimento compreensão nos alunos.

Para efeitos do nosso programa de pesquisa que definem aprendizagem profunda (ou entendimento) como a aprendizagem que leva à transferência de resolução de problemas. Por exemplo, alguém que entende como o trabalho da bomba é capaz de solucionar um problema de mau funcionamento gerando possíveis razões porque uma bomba não funciona ou é capaz de dizer como redesenhar uma bomba para atender a uma nova finalidade (como tornando-o mais confiável). A fim de cumprir a promessa de aprendizagem multimédia, precisamos de uma base de pesquisa e referencial teórico que forneçam respostas a questões básicas. Os alunos aprendem mais profundamente a partir de mensagens multimédia do que só de mensagens verbais? Em que condições é que ajuda juntar imagens às palavras? Como é que a aprendizagem multimédia trabalha? Podem os alunos participar de uma aprendizagem activa quando aprendem a partir dos média que não permite muita actividade tais como as mensagens multimédia? Qual é o papel da tecnologia na promoção da aprendizagem? Os métodos (exemplos; trabalham da mesma maneira através dos vários media. (exemplo, ambientes baseados em livros ou em computadores)? Estas são o tipo de questões que os pesquisadores enviam para o novo mas crescente campo da aprendizagem multimédia (Mandl & Levin, 1989; Mayer, 2001; Schnotz & Kulhavy, 1994; Sweller, 1999; Merrienboer Van, 1997) e que exploro neste artigo.

3. O que é uma instrução de mensagem multimédia?

Vamos começar com uma definição muito básica e focalizada do que significa para mim uma mensagem multimédia instrucional. A mensagem multimédia instrucional é uma apresentação consistindo em palavras e imagens que se destina a promover a aprendizagem significativa. Assim, há duas partes para a definição: (a) a apresentação contém palavras e imagens, e (b) a apresentação é desenhada para promover a aprendizagem significativa. Como pode ver, eu limitei a minha definição de mensagem multimédia instrucional para apresentações envolvendo dois formatos, palavras e imagens. As palavras podem incluir texto escrito ou falado e as imagens podem incluir gráficos estáticos (tais como ilustrações, mapas, gráficos e fotografias) e gráficos dinâmicos (como animação e vídeo). Embora definições mais amplas de multimédia podem incluir modalidades como o cheiro ou tacto, ou formatos tais como música ou som sem diálogo, eu escolhi focalizar-me em mensagens multimédia instrucional que utilizam palavras e imagens.

Como se pode ver também, o objectivo de mensagens multimédia instrucional é promover a aprendizagem significativa. A aprendizagem significativa pode ser acedida através da resolução de problemas transferir testes nos quais os o aluno é convidado a utilizar o material apresentado em novas formas. Por exemplo, podemos pedir aos alunos para arranjarem uma bomba (“Suponha que empurra para baixo e puxa para cima a alça de uma bomba várias vezes, mas o ar não sai. O que poderia ter corrido mal?”) ou para redesenhar a bomba (“ O que poderia ser feito para fazer uma bomba mais confiável, ou seja, para ter a certeza que não irá falhar?”) ou para explicar o comportamento da bomba (“Porque é que o ar entra na bomba? Porque é que o ar sai da bomba?”). Além disso o material apresentado em si deve ser potencialmente significativo, tal como a explicação de como algo trabalha. Segundo esta definição mensagens de multimédia instrucional não incluem o ensino de uma lista arbitrária de factos ou um procedimento arbitrário. Assim, optei por me concentrar em mensagens multimédia que fornecem explicações de como algo funciona.

4. Como o trabalha a aprendizagem multimédia?

A promessa de aprendizagem multimédia – que está a promover a compreensão do aluno através da mistura de palavras e imagens – depende do desenho das mensagens multimédia instrucional em formas como as pessoas aprendem. Nesta secção, eu apresento uma teoria cognitiva de aprendizagem multimédia, que se baseia em três hipóteses sugeridas pelas pesquisas sobre a natureza da aprendizagem humana – o pressuposto do canal duplo a hipótese de capacidade limitada, e a suposição de aprendizagem activa. A suposição de canal duplo é que os seres humanos possuem informações distintas para representações visuais e verbais, e é derivado da pesquisa de Paivio (1986; Clark & Paivio, 1991) e Baddeley (1992, 1998). Por exemplo, animações são processadas no canal visual/ imagens e palavras faladas (exemplo, narrativas) são processadas no canal auditivo/verbal. O pressuposto da capacidade limitada é que a quantidade de processamento que pode ocorrer dentro de cada canal de processamento de informação é extremamente limitada. (Baddeley, 1992, 1998, Chandler e

Sweller, 1991; Sweller, 1999; Merrienboer Van, 1997). Por exemplo, os alunos podem ser capaz de activar mentalmente apenas uma frase da narração e cerca de 10 segundos de animação, a qualquer momento. O pressuposto activo de aprendizagem é de que ocorre quando os alunos entram no processo activo cognitivo incluindo tomar atenção a informação relevante de palavras e imagens, organiza-las mentalmente em representações verbais , e integrar as representações verbais mentalmente entre elas e com o conhecimento prévio.

(Mayer, 1999a, 1999b, 2001; Wittrock, 1989). Este processo de aprendizagem activa é um resultado de aprendizagem significativa que pode apoiar a resolução transferência de problema. Um quadro para a teoria cognitiva de aprendizagem multimédia é apresentado na figura 2. Num ambiente baseado em computadores, as representações externas podem incluir palavras faladas que entram pelos ouvidos e animações que entram pelos olhos. O aluno deve seleccionar os aspectos relevantes dos sons e imagens para processamentos posteriores. Além disso o aluno poderá converter algumas das palavras faladas em representações verbais para processamentos posteriores no canal verbal onde algumas animações podem ser convertidas em representações visuais para processamentos mais tardios no canal visual. Num ambiente de base de livro, as representações externas podem incluir palavras impressas e ilustrações, ambas as quais inicialmente entraram através dos olhos. O aluno deve seleccionar aspectos relevantes das imagens de entrada para processamentos posteriores.

Aprendizagem_Multimedia.gif

Fig. 2. Um quadro para uma teoria cognitiva de aprendizagem multimédia.

Além disso, o aluno poderá converter algumas das palavras impressas em representações verbais para serem processadas no canal verbal e pode até converter algumas das ilustrações em representações verbais para serem processadas no canal verbal. Refiro-me a esses processos como a selecção. O segundo conjunto de processos é construir uma representação mental coerente do material verbal (exemplo, formar um modelo verbal) e uma representação mental coerente do material visual (exemplo, formar um modelo pictórico), os processos que eu chamo de organização. O terceiro processo é a construção de conexões entre os modelos verbais e pictóricos e com prévio conhecimento de processos que eu chamo de integração. Os processos de selecção, organização e integração geralmente não ocorrem em uma ordem linear rígida, mas sim em um iterativo moda. Depois de um resultado de aprendizagem ser construído, ele é armazenado em longo prazo memória para uso futuro. Quando ocorre a aprendizagem activa, o resultado é indexado em longa memória de curto prazo de uma forma que permite ao aluno usá-la para resolver problemas de transferência. Este modelo é descrito mais detalhadamente no Mayer (2001). De acordo com a teoria cognitiva de aprendizagem multimédia, aprendizagem significativa depende de todos esses três processos que ocorrem para as representações visuais e verbais. Métodos instrucionais que possibilitam e promovem esses processos são mais prováveis conduzir a aprendizagem significativa do que os métodos instrucionais. No presente trabalho, eu exploro quatro métodos – apresentação de palavras e imagens mais do que palavras sozinhas, excluindo palavras estranhas e imagens, colocando palavras e imagens correspondentes próximo uns dos outros na página ou no ecrã, e expressando as palavras num estilo de conversação.

Segundo esta visão, os alunos podem participar num conhecimento activo (como os processos de selecção, organização e integração) mesmo quando a apresentação media não permite mãos na actividade (tais como textos impressos e ilustrações, ou animação e narração). O desafio de multimédia de design industrial é principal e guia activo do processo cognitivo em alunos e para que os alunos construam representações internas significativas. Os métodos de design industrial que eu exploro neste artigo se destinam a atingir a meta de uma aprendizagem activa de meios não-interactivos.

5. Será que os métodos trabalham através dos media?

É a aprendizagem multimédia principalmente afectada pelo método instrucional (por exemplo, o bem projectado versus o menos bem concebido), pelos media (por exemplo, baseado nos livros versus baseado em computadores), ou será que o efeito do método instrucional depende dos media (por exemplo, trabalho de apresentações bem concebido num meio mas não no outro)? Há consenso entre os pesquisadores de design instrucional para o valor da pesquisa em como desenhar mensagens instrucionais através dos vários media (Fleming & Levie, 1993; Najjar, 1998; Van Merrienboer, 1997). Exemplos de princípios instrucionais incluem a integração de imagens com palavras, excluindo material irrelevante, e apresentando palavras num estilo de conversação.

Em contraste, há consenso entre os pesquisadores de media que examinando os efeitos dos media, por si só, como perguntar se a aprendizagem a partir dos computadores é melhor do a aprendizagem dos livros – não é uma estratégia de pesquisa produtiva (Clark, 1983, 1994; Clark & Salomon, 1986; Salomon, 1979/1994). Por exemplo, Jonassen defendem a reformulação de questões de pesquisa como "aluno-centrado em vez de media-centrado "e Kozma (1994, p. 7) chamada de investigação sobre os ”meios de comunicação e os métodos que empregam quando integarem com o cognitivo e social processos pelos quais o conhecimento é comstruido”. Da mesma forma, Clark (1994) favorece a investigação sobre o que os alunos aprendem a partir de vários métodos de ensino utilizados nos vários media ao invés de em media por si só.

Com base neste consenso, optei por não me concentrar na questão dos media – se um ambiente de media (por exemplo, aprender a partir de computadores) é melhor que o outro (por exemplo, aprender pelos livros). Em vez disso, optei por focar a questão dos métodos através dos meios de comunicação – como projectar uma mensagem multimédia que promove a compreensão e se os princípios de design que trabalham em um ambiente de media (por exemplo, a aprendizagem através dos livros) Também trabalha em um ambiente de media diferente (por exemplo, a aprendizagem de computadores). Deve-se notar, no entanto, que os media são relevantes na medida em que algumas formas de tecnologia permitem métodos de ensino que não são possíveis com outros meios. Por exemplo, nesta revisão não examinar o papel da interactividade que é activado por tecnologia baseada em computador a uma extensão muito maior do que a tecnologia baseada em livro. Em vez disso, concentro-me no papel da apresentação verbal e de apresentação visual modos que são habilitados por base nos computadores e média baseados nos livros. Nesta secção, eu exploro quatro métodos de design instrucional e se eles trabalham através de diferentes ambientes media – o efeito de multimédia, o efeito de coerência, o efeito de contiguidade espacial e o efeito de personalização.

5.1. Produtos Multimídia com texto-e-ilustrações, e narração-e-animação

O princípio mais básico dos métodos de apresentação diz respeito a saber se as apresentações multimédia são mais eficazes do que as apresentações com um único media e, em particular, se adicionar imagens e palavras ajuda os alunos a compreender uma explicação. O princípio multimédia refere-se à descoberta de que os alunos aprendem mais profundamente a partir de uma explicação multimédia apresentada em palavras e imagens do que se baseada apenas em palavras. Vamos considerar como esta passagem se dá sob dois ambientes de aprendizagem - com o texto impresso e ilustrações numa página e com o texto narrado e animação num ecrã.

Por exemplo, considere uma lição de um manual sobre como os travões funcionam em que a explicação é apresentada em palavras impressas (“apenas-palavras”) ou em que seja impresso juntamente com ilustrações a acompanhar (“palavras-e-imagens”). Numa série de três estudos envolvendo travões (Mayer, 1989, Experimentos 1 e 2; Mayer & Gallini, 1990, Experimento 1), o grupo de “palavras-e-imagens” gerou uma média de 79% de soluções mais criativas para testes de transferência de resolução de problemas que o grupo de “apenas-palavras”, com ganhos de 1,50. Quando os meios consistem em textos impressos e ilustrações, há um forte princípio multimédia.

Do mesmo modo, considere uma lição baseada em computador sobre como funcionam os travões que apresenta uma narração descrevendo as etapas segundo as quais os travões funcionam (grupo de apenas-palavras) ou uma narração juntamente com a animação simultânea (grupo de palavras-e-imagens). Num estudo envolvendo travões (Mayer & Anderson, 1992, Experimento 2), o grupo de “palavras-e-imagens gerou 97% mais soluções criativas que o grupo de apenas-palavras, produzindo ganhos de 1,67. Quando o meio (media) utilizado consiste num texto falado e uma animação, há um forte princípio multimédia.

Um padrão similar foi encontrado para uma explicação sobre como as bombas funcionam. Num estudo envolvendo palavras impressas e ilustrações num ambiente de livro (Mayer & Gallini,1990, Experimento 2), o grupo de palavras-e-imagens gerou 68% de soluções mais criativas do que o grupo de apenas-palavras, produzindo um ganhos de 1,00. Da mesma forma, em dois estudos envolvendo palavras e animação num ambiente baseado em computador (Mayer & Anderson, 1991, 2a experiência; Experiência Mayer & Anderson, 1992, 1), o grupo de palavras-e-imagens gerou uma média de 108% de soluções mais criativas que o grupo de apenas-palavras, rendendo uma média de 2,16.

Em geral, existem provas consistentes de que o princípio multimédia pode ocorrer em dois ambientes diferentes de media - texto impresso e ilustrações numa página, bem como texto falado e animação num ecrã. É importante notar que, embora as palavras usadas para explicar o funcionamento das bombas ou dos travões fossem idênticas em todos os media, as apresentações baseadas em livros continham informações adicionais sobre outros temas.

Em termos globais, na busca de um princípio multimédia em ambos os ambientes (base-livro ou base-computador), vemos o nosso primeiro exemplo do mesmo efeito metodológico em diferentes media.

Estes resultados são consistentes com a teoria cognitiva de aprendizagem multimédia resumida na fig. 2. Em ambos os ambientes (livro e computador), as mensagens multimédia eram mais susceptíveis de levar os alunos a usar os dois canais na fig. 2 enquanto que mensagens com apenas-palavras eram mais propensas a levar os alunos a usar apenas um canal na Fig. 2. Assim, as mensagens multimédia eram mais apropriadas do que as mensagens constituídas apenas por palavras tendo primazia sobre todos os processos cognitivos de aprendizagem activa.

5.2. Princípio da Coerência com texto e ilustrações, e narração-animação

Outro princípio importante quanto ao método de apresentação diz respeito ao que acontece quando nós adicionamos material interessante mas irrelevante (o que pode ser chamado de detalhes sedutores) a uma explicação multimídia. O princípio de coerência refere-se à conclusão de que os alunos aprendem mais profundamente a partir de uma explicação multimédia quando os conteúdos estranhos [ao assunto] são excluídos. Vamos considerar como o princípio de coerência se mantém em dois diferentes ambientes de mídia - texto e ilustrações impressos em livro ou texto narrado com animação num ambiente baseado em computador. Por exemplo, os alunos aprenderam como se desenvolvem as trovoadas através da leitura de uma passagem contendo palavras impressas descrevendo as etapas de formação dos relâmpagos, juntamente com ilustrações legendadas mostrando as etapas da formação dos relâmpagos. Para alguns estudantes (“Grupo da apresentação embelezada”), intercalamos algumas frases adicionais e / ou ilustrações com informação interessante, mas irrelevante, tal como uma descrição de como um atleta foi atingido por um raio num campo de futebol. Para outros alunos (“Grupo da apresentação concisa”), não adicionámos quaisquer detalhes sedutores. Em cinco estudos envolvendo a formação de relâmpagos (Harp & Mayer, 1997, Experimento 1; Harp & Mayer, 1998, Experimentos 1, 2, 3 e 4), o grupo da apresentação concisa gerou uma média de 90% de soluções mais criativas do que o grupo da apresentação embelezada, rendendo uma média de 1,67. Claramente, há um forte princípio de coerência para este ambiente multimídia.

Investigamos também como os alunos aprenderam sobre a formação de relâmpagos através da visualização de uma animação retratando as etapas na formação da sua formação, juntamente com um narração paralela descrevendo as etapas da formação dos relâmpagos. Para alguns alunos (Grupo da Apresentaçao Embelezada), colocámos algumas frases intercaladas e / ou clipes de vídeo com informação interessante, mas irrelevante, semelhante aos detalhes sedutores utilizados no ambiente baseado em livro. Outros alunos (Grupo da Apresentação concisa) não receberam a narração adicional nem os vídeo clips. Em três testes envolvendo a formação de um raio (Mayer, Heiser, e Lonn, 2001), o grupo da apresentação concisa gerou uma média de 34%, de soluções mais criativas do que o grupo da apresentação embelezada, rendendo uma média de 0,59. Tal como acontece com o ambiente baseado em livro, os resultados em todos os três estudos que envolvem um ambiente baseado em suportes informáticos produziram o efeito de coerência. Em geral, encontramos evidências consistentes para um efeito de coerência entre os dois ambientes de media - adicionando material a compreensão do aluno quando a explicação multimídia foi apresentado como palavras impressas e ilustrações, bem como quando ele foi apresentado como palavras faladas e narração. Novamente, como com o efeito multimédia, o princípio de coerência fornece um segundo exemplo de do mesmo efeito do método nos diferentes media.

O princípio de coerência é consistente com a teoria cognitiva da aprendizagem multimídia resumida na figura. 2. Adicionar palavras alheias ou imagens a uma mensagem multimédia pode interferir com qualquer dos processos cognitivos mostrados na figura, ao incentivar os alunos a prestar atenção às palavras ou imagens que não são relevantes, por perturbar os alunos a organizar palavras ou imagens numa cadeia causal, e pelo condicionamento de esquemas inadequados para assimilar as palavras e imagens de entrada. Em alguns casos, naturalmente, o objetivo da instrução pode ser o de considerar muitas perspectivas alternativas, caso em que a coerência não deve ser um princípio orientador do design instrucional.

5.3. Princípio da Contigüidade com texto-e- ilustrações e texto-e-animação

Outro princípio metodológico de apresentação diz respeito ao modo como nós apresentamos o texto correspondente a ilustrações numa página ou ecrã de computador. O princípio de contiguidade espacial consiste em que os alunos aprendem mais profundamente através de explicações multimédia quando as palavras e imagens correspondentes são apresentadas em proximidade em vez de afastadas umas das outras na página ou ecrã. Examinamos o efeito de contiguidade espacial em dois ambientes diferentes de media - com textos e ilustrações impressos num ambiente de livro e com texto impresso e animação num ambiente baseado em computador.

No ambiente baseado em livro, alguns alunos (grupo com uma apresentação integrada) lêem uma passagem sobre a formação de relâmpagos, consistindo em ilustrações que descreviam as etapas da formação de um relâmpago, juntamente com as legendas correspondentes que descrevem as etapas em palavras. Outros alunos (grupo com uma apresentação em separado) leram as palavras idênticas e viram as figuras idênticas, mas as palavras e imagens correspondentes estavam noutras páginas. Em três estudos envolvendo a formação de relâmpagos (Mayer, Steinhoff, Bower, & Marte, 1995, Experiments 1, 2 e 3), os estudantes do grupo com a apresentação integrada geraram uma média de 78% em soluções mais criativas para resolver problemas do que os estudantes do grupo com a apresentação em separado, rendendo uma média de 1,12. Estes resultados demonstram um efeito de contiguidade espacial dentro do contexto de um ambiente baseado em livro.

A fim de determinar se o efeito de contiguidade espacial também ocorria em ambientes baseados no computador, pedimos a estudantes para ver uma animação que descrevia os passos de formação de relâmpagos juntamente com o texto no ecrã em simultâneo com a descrição das etapas através de palavras. Para alguns alunos (grupo apresentação integrada), colocamos as instruções textuais no ecrã ao lado do evento descrito, por exemplo, se o texto no ecrã disser: "As partículas carregadas negativamente caem para o fundo da nuvem, e a maioria das partículas carregadas positivamente atingem o topo”, essa afirmação era impressa ao lado da nuvem no ecrã. Para outros alunos (grupo da apresentação em separado), colocamos as legendas textuais na parte inferior do ecrã longe do centro de ação da animação. No estudo que realizamos com uma explicação dos relâmpagos (Moreno & Mayer, 1999, Experimento 1), os estudantes do grupo da apresentação integrada geraram 43% de soluções mais criativas sobre o teste de transferência de resolução de problemas do que os alunos da do Grupo da Apresentação separada. O efeito correspondente foi de 0,48. Tal como acontece com o ambiente baseado em livro, houve um efeito de contigüidade espacial no ambiente baseado em computador.

O mesmo princípio de contiguidade espacial foi obtido em ambos os ambientes de media, ainda que a manipulação da contiguidade espacial – i.e., o espaço físico existente entre as palavras e imagens correspondentes – não fosse tão grande no ambiente baseado em cmputador como no suporte em livro. Estes resultados fornecem um terceiro exemplo de métodos de apresentação com os mesmos tipos de princípios nos diferentes media.

Como nos princípios anteriores, o efeito de contigüidade espacial é consistente com a teoria cognitiva da aprendizagem multimídia resumida na figura. 2. Quando as palavras e as imagens correspondentes são apresentadas próximas umas das outras, os alunos têm mais probabilidades de serem capazes de manter as palavras e imagens correspondentes na memória de curto prazo simultaneamente. Esta situação permite o processo de integração de modelos visuais e verbais, um passo fundamental na aprendizagem activa. Claro que se deve notar que as representações externas (tais como texto e ilustrações) não se traduzem automaticamente em representações internas (por exemplo, verbais e modelos visuais). Esse processo de tradução depende do processamento cognitiva interno - incluindo a seleção e organização - que estão sujeitos às limitações da memória de curto prazo. Ainsworth, Bibby e Wood (1998) mostraram que, em algumas circunstâncias, instruções com múltiplas representações podem ser menos eficazes do que instrução menos exigentes.

5.4. Princípio de Personalização com animação-e-narração e animação-e-texto

No nosso quarto e último exemplo, vamos considerar o que acontece quando personalizamos uma apresentação multimédia, alterando o estilo de conversação de texto formal para informal.

O princípio de personalização enuncia que os alunos aprendam mais profundamente a partir de uma explicação multimédia quando as palavras são apresentadas num estilo coloquial do que num estilo formal. Examinamos o princípio de personalização em dois diferentes ambientes baseados em computador - animação com narração versus animação com o texto no ecrã. Em ambos os casos, os estudantes viam uma animação, mas num dos ambientes as palavras correspondente foram apresentadas como texto falado e, no outro ambiente as palavras correspondente foram apresentadas como textos impressos colocados na parte inferior do ecrã.

No ambiente de animação-e-narração, os alunos viram uma animação descrevendo os passos para a formação de um raio enquanto ouviam em simultâneo uma narração que descreve os passos na formação de um raio. Para alguns estudantes (grupo da Apresentação convencional), o texto era formal, e foi semelhante ao estilo monológico na terceira pessoa usado em muitos livros e palestras. O roteiro foi o mesmo utilizado em outros estudos envolvendo relâmpagos, conforme descrito nas secções anterior. Para outros estudantes (apresentação personalizada), algumas das palavras foram transformadas na primeira e segunda pessoas (por exemplo, dizendo "a tua nuvem" em vez de "a

nuvem") e algumas frases de conversação foram adicionados (por exemplo," Como vês, tu inclinas a cabeça para o céu "). No entanto, ambas as versões continham a mesma explicação com base nas mesmas etapas da formação de um raio. Num estudo envolvendo animação e narração (Moreno & Mayer, 2000, Experimento 1), o grupo personalizado gerou mais 36% de soluções criativas que o grupo convencional sobre a resolução de problemas no teste de transferência, rendendo uma média de 0,96. Quando a mídia inclui animação e narração, há evidências que suportam o princípio de personalização.

O que acontece com o princípio de personalização quando as palavras são apresentadas como texto impresso em vez de texto falado? No ambiente de animação-e-texto, os alunos viram uma animação que descreve os passos na formação de um raio no ecrã junto com um texto apresentado na parte inferior do ecrã, com uma ou duas frases de cada vez. Para alguns alunos (grupo da apresentação convencional), o texto era idêntico ao estilo formal usado no ambiente de animação-e-narração. Para outros alunos (Grupo de apresentação personalizada), o texto era idêntico ao estilo de conversação usado no ambiente de animação-e-narração. Num estudo (Moreno & Mayer, 2000, Experimento 2), o grupo personalizado gerou 116% de soluções mais criativas do que o grupo convencional no teste de de resolução de problemas. O efeito correspondente foi de 1,60. Claramente, quando a mídia inclui animação e texto no ecrã, há evidências que suportam um princípio de personalização.

Em geral, um efeito de personalização foi obtido através de dois meios diferentes, quando a explicação foi apresentada como animação e narração e quando a explicação foi apresentado como animação e texto no ecrã. Os resultados são preliminares, pois apenas um estudo foi envolvido em cada um dos ambientes de mídia, mas o padrão consistente forneceu o nosso quarto e último exemplo dos mesmos princípios metodológicos com diferentes media.

O princípio de personalização é coerente com uma versão expandida da teoria cognitiva da aprendizagem multimídia mostrada na figura. 2. As mensagens personalizadas podem ser primordiais no esquema de conversa nos alunos, ou seja, os alunos podem estar mais dispostos a aceitar que eles estão em uma conversa de humano para humano, incluindo todas as convenções de tentar entender o que a outra pessoa está dizendo. Na tentativa difícil de entender a mensagem, os alunos com mensagens personalizadas são mais propensos a envolver-se nos processos cognitivos mostrado na figura, nomeadamente a organização e integração.

6. Conclusão

Conforme o resumo da Tabela 1, os nossos resultados fornecem quatro exemplos para uma conclusão simples: métodos de design instrucional (educativo) que promovam uma aprendizagem mais profunda num ambiente (como texto e ilustrações) também promovem a aprendizagem profunda em outros ambientes de media (como narração e animação). Isto significa que os bons métodos educativos podem funcionar em diferentes suportes. Em suma, os princípios de design instrucional não mudam necessariamente quando muda o ambiente de aprendizagem.

Pode haver alguns aspectos do design instrucional que são exclusivos de um suporte específico, talvez porque esse suporte permite métodos de ensino não disponíveis de outra forma. Da mesma forma, alguns aspectos do design instrucional são únicos para os conteúdos a ser ensinados. Foram selecionadas matérias - explicações de como as coisas funcionam - que dependiam de palavras e imagens enquanto alguns materiais exigiam apenas palavras.

Por que é que os nossos métodos de instrução funcionam nos media? Fazendo uma abordagem centrada no aluno, focamo-nos sobre a natureza da aprendizagem humana. O sistema de processamento de informação humano – tal como representado na figura 2 - permanece constante em diferentes ambientes de media. Os seres humanos possuem dois canais - visual e verbal - independentemente do material ser apresentado em livro ou pelo computador. Cada canal é limitado em capacidade, independentemente de material ser apresentado em livro ou computador. O processamento cognitivo activo - incluindo a seleção, organização e integração de representações mentais - promove a aprendizagem significativa, independentemente de saber se o material é apresentado em livro ou computador.

Mayer_Tab_1.jpg

Um requisito básico em situações de aprendizagem multimídia é que os estudantes sejam capazes de manter as correspondentes representações visuais e verbais na memória de curto prazo em simultâne (tal como a imagem de abertura da válvula de admissão e de proposição, "a entrada válvula se abre "). Métodos de ensino que permitam esta condição são susceptíveis de ser eficazes em vários ambientes de mídia. Ao rejeitar uma abordagem centrada na tecnologia, concluo que os ambientes de mídia não causam a aprendizagem, processo cognitivo do aluno para aprender. Se um método de ensino promove os mesmos tipos de competências de processamento cognitivo através de diferentes meios de comunicação, então ele irá resultar nos mesmos benefícios em todos os mídia.

Cada um dos quatro métodos que resumi neste artigo destina-se a promover o processamento cognitivo ativo dentro das limitações do sistema humano de processamento da informação: adicionar imagens a palavras, eliminar palavras e imagens alheias, colocar as palavras próximas das imagens correspondentes, e usar um estilo conversacional para o discurso. Em suma, a concepção de mensagens de instrução multimídia deve ser baseada numa compreensão da natureza da aprendizagem humana. A utilização de diferentes tecnologias não altera a natureza fundamental do funcionamento da mente humana; no entanto, para na medida que as tecnologias de ensino sejam inteligentemente concebidas, elas podem servir como arma poderosa para ajudar a cognição humana.

Na nossa pesquisa, fomos capazes de aumentar significativamente a forma como os alunos compreendem explicações científicas, baseando a utilização de um design multimédia no entendimento de como a mente humana funciona. A compreensão foi medida por testes de solução de problemas, nos quais os alunos foram convidados a gerar soluções possíveis para problemas que eles nunca tinham visto antes. O redesenho das explicações multimídia engrenadas com a forma como os seres humanos aprendem, permitiu aos alunos gerar soluções mais criativas para as questões desses testes, variando os ganhos de 36% a 116%. Conforme demonstrado na Tabela 1, os efeitos variaram entre 0,48-2,16, a maioria com média acima de 1,00. Embora os nossos materiais didáticos fossem modestos - uma pequena lição sobre um único sistema científico - os resultados demonstram consistentemente os benefícios do design centrado no aluno.

Em conclusão, a promessa da aprendizagem multimídia repousa no potencial da utilização de palavras e imagens de forma a promover a aprendizagem significativa. Os princípios de design resumidos neste artigo e em outros lugares (Mayer, 1997, 1999a, 1999b, 2001) são exemplos de design instrucional de multimídia baseada numa teoria cognitiva de aprendizagem multimídia. A minha premissa nesta pesquisa é que o design inteligente de mensagens multimídia de instrução (educativas) depende de uma compreensão de como funciona a mente humana.

O papel da tecnologia instrucional neste cenário centrado no aluno é servir como ferramenta que aumente o poder da cognição humana. Na nossa pesquisa esse aumento do poder da cognição humana é medido em termos de melhorias na solução de problemas. Na medida em que os investigadores multimídia continuam focados na aprendizagem centrada no aluno, a questão de como promover o processamento cognitivo adequado nos alunos, a promessa de aprendizagem multimídia permanece forte.

Agradecimentos

Parte do material deste artigo foi apresentado numa palestra intitulada "A promessa da aprendizagem multimédia", na 8 ª Conferência Europeia de Pesquisa sobre Aprendizagem e Ensino, em Goteborg, Suécia, em Agosto de 1999. Agradeço reconhecidamente colegas com quem tenho trabalhado na pesquisa em aprendizagem multimédia: Richard B. Anderson, Joan Gallini, Shannon Harpa e Roxana Moreno.

Referências

Ainsworth, S. E., Bibby, P. A., & Wood, D. J. (1998). Analysing the costs and benefits of multi-representational learning environments. In M. van Someren, P. Reimann, H. P. Boshuizen, & T. de Jong (Eds.), Learning with multiple representations (pp. 120–136). Oxford, UK: Pergamon Press.

Baddeley, A. (1992). Working memory. Science, 255, 556–559.

Baddeley, A. (1998). Human memory. Boston, MA: Allyn and Bacon.

Bransford, J. D., Brown, A. L., & Cocking, R. (1999). How people learn. Washington, DC: National Academy Press.

Bruer, J. T. (1993). Schools for thought. Cambridge, MA: MIT Press.

Chandler, P., & Sweller, J. (1991). Cognitive load theory and the format of instruction. Cognition and Instruction, 8, 293–332.

Clark, J. M., & Paivio, A. (1991). Dual coding theory and education. Educational Psychology Review, 3, 149–210.

Clark, R. E. (1983). Reconsidering research on learning from media. Review of Educational Research, 53, 445–459.

Clark, R. E. (1994). Media will never influence learning. Educational Technology Research and Development, 42, 21–30.

Clark, R. E., & Salomon, G. (1986). Media in teaching. In M. C. Wittrock (Ed.), Handbook of research on teaching (3rd ed.) (pp. 464–478). New York: Macmillan.

Fleming, M., & Levie, W.H. (Eds.). (1993). Instructional message design: Principles from the behavioral and cognitive sciences (2nd ed.). Englewood Cliffs, NJ: Educational Technology Publications.

Harp, S. F., & Mayer, R. E. (1997). The role of interest in learning from scientific text and illustrations: on the distinction between emotional interest and cognitive interest. Journal of Educational Psychology, 89, 92–102.

Harp, S. F., & Mayer, R. E. (1998). How seductive details do their damage: a theory of cognitive interest in science learning. Journal of Educational Psychology, 90, 414–434.

Jonassen, D. H., Campbell, J. P., & Davidson, M. E. (1994). Learning with media: restructuring the debate. Educational Technology Research and Development, 42, 31–39.

Kozma, R. (1994). Will media influence learning? Reframing the debate. Educational Technology Research and Development, 42, 1–19.

Lambert, N. M., & McCombs, B. L. (1998). How students learn. Washington, DC: American Psychological Association.

Mandl, H., & Levin, J.R. (Eds.). (1989). Knowledge acquisition from text and pictures. Amsterdam: North-Holland.

Mayer, R. E. (1989). Systematic thinking fostered by illustrations in scientific text. Journal of Educational Psychology, 81, 240–246.

Mayer, R. E. (1997). Multimedia learning: are we asking the right questions? Educational Psychologist, 32, 1–19.

Mayer, R. E. (1999a). Multimedia aids to problem-solving transfer. International Journal of Educational Research, 31, 611–623.

Mayer, R. E. (1999b). Research-based principles for the design of instructional messages. Document Design, 1, 7–20.

Mayer, R. E. (2001). Multimedia learning. New York: Cambridge University Press.

Mayer, R. E., & Anderson, R. B. (1991). Animations need narrations: an experimental test of a dualcoding hypothesis. Journal of Educational Psychology, 83, 484–490.

Mayer, R. E., & Anderson, R. B. (1992). The instructive animation: helping students build connections between words and pictures in multimedia learning. Journal of Educational Psychology, 84, 444–452.

Mayer, R. E., & Gallini, J. (1990). When is an illustration worth ten thousand words? Journal of Educational Psychology, 82, 715–726.

Mayer, R. E., Heiser, J., & Lonn, S. (2001). Cognitive constraints on multimedia learning: when presenting more material results in less understanding. Journal of Educational Psychology, 93, 187–198.

Mayer, R. E., Steinhoff, K., Bower, G., & Mars, R. (1995). A generative theory of textbook design: using annotated illustrations to foster meaningful learning of science text. Educational Technology Research and Development, 43, 31–43.

Moreno, R., & Mayer, R. E. (1999). Cognitive principles of multimedia learning: the role of modality and contiguity. Journal of Educational Psychology, 91, 358–368.

Moreno, R., & Mayer, R. E. (2000). Engaging students in active learning: the case for personalized multimedia messages. Journal of Educational Psychology, 92, 724–733.

Najjar, L. J. (1998). Principles of educational multimedia user interface design. Human Factors, 40, 311–323.

Paivio, A. (1986). Mental representations: A dual coding approach. Oxford, UK: Oxford University Press.

Salomon, G. (1979/1994). Interaction of media, cognition, and learning. Hillsdale, NJ: Erlbaum.

Schnotz, W., & Kulhavy, R.W. (Eds.). (1994). Comprehension of graphics. Amsterdam: North-Holland.

Sweller, J. (1999). Instructional design in technological areas. Camberwell, Australia: ACER Press.

Van Merrienboer, J. J. G. (1997). Training complex cognitive skills. Englewood Cliffs, NJ: Educational Technology Press.

Wittrock, M. C. (1989). Generative processes of comprehension. Educational Psychologist, 24, 345–376.Figura 2.doc