Теория двойного кодирования: в чём её суть и как она применяется в обучении

Теория двойного кодирования (ТДК) описывает, как человеческое сознание обрабатывает и запоминает информацию. Автор теории — канадский учёный Аллан Пайвио, многие годы занимавший должность профессора психологии Университета Западного Онтарио в Канаде. Впервые он представил свою теорию в 1971 году и посвятил этой теме более ста статей и пять книг, выпустив последнюю публикацию в 2014-м.

ТДК относится к направлению когнитивной психологии и связана с другими теориями познания. Среди них — модель рабочей памяти Алана Бэддели, выделяющая три компонента памяти (фонологический, визуально-пространственный и исполнительный), и теория когнитивной нагрузки Джона Свеллера (о ней мы подробно рассказывали). Также именно на теории двойного кодирования основана теория мультимедийного обучения Ричарда Майера, разработанная для проектирования электронных курсов.

Сама же ТДК формулирует закономерности, полезные для разработки учебных материалов и пользовательских интерфейсов, объясняет эффективность определённых стратегий преподавания и мнемонических техник. Рассказываем, в чём суть этой теории, на каких тезисах она строится и каким образом применяется в обучении.

В чём заключается теория двойного кодирования

Теория двойного кодирования предполагает, что за обработку и запоминание информации в нашем сознании и системе познания отвечают две отдельные, но тесно связанные подсистемы — вербальная и невербальная, или образная.

Вербальная обрабатывает речь, причём независимо от того, как человек её воспринимает — визуально, на слух или тактильно (например, читая написанное шрифтом Брайля).

Невербальная подсистема отвечает за распознавание неязыковых образов — изображений, звуков, действий, ощущений.

Обрабатывая новую информацию, поступающую извне через органы чувств, обе подсистемы конструируют в нашем сознании ментальные модели — репрезентации. Если упростить, это внутренние представления о предметах, явлениях, событиях внешнего мира. Образные репрезентации называются имагенами, а словесные — логогенами.

Как утверждает теория двойного кодирования, вербальная и образная подсистемы тесно взаимодействуют друг с другом. Связи между логогенами и имагенами Аллан Пайвио называет референтными. Предполагается, что именно они позволяют нам называть и описывать словами объекты и изображения, а также представлять образы, услышав или прочитав слова. Например, при слове «книга» в воображении может возникнуть внешний образ этого предмета или шелест страниц. А при взгляде на контурную карту мира в памяти всплывают названия океанов и материков, изображённых на ней очертаниями.

Теория двойного кодирования выделяет и другой тип связей — ассоциативные. Они соединяют репрезентации внутри каждой из систем. Благодаря этим связям услышанные или прочитанные слова вызывают в сознании другие слова, а невербальные образы — другие образы.

На схеме выше изображены важные различия между логогенами и имагенами. Первые выстраиваются в иерархические структуры — так наш разум представляет, например, связи между видовыми и родовыми понятиями («смородина», «крыжовник», «виноград» → «ягода»). Также вербальные элементы обрабатываются последовательно — чтобы понять смысл предложения, нам нужно прочесть слово за словом. Имагены, напротив, обрабатываются одновременно или параллельно: увидев или представив школьный класс, мы сразу воспринимаем его как цельный образ, пока сознательно не сфокусируемся на тех или иных деталях. Образы динамичны: мы можем мысленно манипулировать ими, трансформируя и перемещая — например, представлять движение корабля, пересекающего океан, или вращать в уме геометрические фигуры.

Референтные и ассоциативные связи между репрезентациями образуют в памяти человека обширные сети. А отдельные логогены и имагены в этих сетях в каждый момент времени имеют разный уровень активности. Активизировать те или иные ментальные модели могут внешние стимулы (например, увиденный объект или услышанный звук), а также сознательное размышление о чём-то. Активный элемент сети, в свою очередь, способен пробудить другие элементы, вербальные и невербальные. Аллан Пайвио метафорически описывает это как постоянно меняющийся ландшафт с горными пиками (активными цепями слов и образов) и долинами (неактивными элементами).

Основные положения теории двойного кодирования

Согласно теории Аллана Пайвио, развитие и взаимодействие двух подсистем — вербальной и образной — определяют познание, то есть то, как человек понимает и запоминает новую информацию. А отсюда следует, что для лучшего процесса познания должны быть задействованы обе системы. Проще говоря, для объяснения стоит использовать не только слова, но и визуализацию.

Занимаясь разработкой теории двойного кодирования, Аллан Пайвио стал сотрудничать с коллегой Джеймсом Кларком, и основные положения этой теории применительно к обучению они сформулировали в совместной статье 1991 года «Теория двойного кодирования и образование» (Dual Coding Theory and Education). Авторы при этом опирались на множество исследований, проведённых в течение XX века. Назовём главные принципы теории.

Принцип

Прошлый опыт играет ключевую роль

Личный опыт и индивидуальные особенности значительно влияют на то, каким образом ментальные модели и связи между ними сформируются в сознании человека. А это значит, что пути активации тех или иных элементов в памяти могут сильно разниться от человека к человеку. На базовом уровне это демонстрирует, например, игра в ассоциации, где нужно называть первое, что приходит на ум, услышав слово или увидев изображение предмета.

Кроме того, индивидуальные различия могут определять, насколько легко человек оперирует невербальными образами. По словам Аллана Пайвио, некоторые обращаются к ним без труда, другим же приходится прилагать больше усилий, чтобы, например, визуализировать решение геометрической задачи или запомнить написание сложного слова.

Читайте также:

Как уже имеющийся бэкграунд влияет на запоминание новых знаний?

Принцип

Контекст и инструкции имеют значение

Помимо опыта и индивидуальных различий, на активацию тех или иных ментальных представлений влияют текущий контекст и то, какая именно задача стоит перед человеком. Так, одни и те же слова и образы могут вызывать разные ассоциации в быту, в обсуждении рабочей задачи, в научном тексте.

Также активировать определённые связи можно с помощью инструкций. Скажем, если на занятии попросить учеников подобрать образы к словосочетаниям, а тем более — показать им картинки для примера, то им будет легче активировать невербальную систему. Инструкции способны повлиять и на активацию тех или иных связей внутри вербальной и образной подсистем. Скажем, формулировка «Назовите синонимы данных слов» точнее, чем «Назовите похожие слова», потому что поможет человеку в первую очередь вспомнить аналогичные понятия, а не антонимы или привести свободные ассоциации, которые очень индивидуальны.

Принцип

Конкретное воспринимается и запоминается легче абстрактного

Ещё один значимый фактор в процессе обработки информации — то, насколько она конкретна или абстрактна. Чем конкретнее единица информации, тем сильнее связь между невербальным образом и словом. Понятиям вроде «книга» или «учитель» гораздо проще вызвать в сознании образы, чем таким абстрактным словам, как «обучение» или «мотивация».

Теория двойного кодирования опирается на исследования, демонстрирующие, что образы и конкретные понятия запоминаются лучше, чем абстрактные слова. В опубликованном материале для конференции 2006 года, организованной Педагогической школой Мичиганского университета, Аллан Пайвио утверждает:

Принцип

Визуализация помогает систематизировать вербальную информацию

Разумеется, в текстах, особенно учебных и научных, нельзя совсем обойтись без абстракций. Но, как утверждает автор теории двойного кодирования, невербальная система помогает и в этих случаях. Только визуализирует она не отдельные понятия, а связи между ними. Так, классификацию и систематизацию чего-либо можно изобразить в виде пирамиды, древовидной структуры, таблицы. Сходства, различия и отношения между понятиями и множествами наглядно демонстрируют диаграммы и другие схемы. Самый простой пример — классификация живых организмов от домена до вида.

Тот же принцип визуализации связей между вербальными элементами лежит в основе метода интеллект-карт — построения диаграммы вокруг центральной темы, от которой отходят «ветви» со связанными идеями и подтемами.

Принцип

Чёткая организация текста облегчает запоминание

По словам Аллана Пайвио, ряд слов или текст запоминается более эффективно, если обладает понятной организацией. Так, запомнить слова, относящиеся к одной категории или имеющие общую ассоциацию, проще, чем совершенно не связанные между собой. Например, ряд слов вроде «тигр», «заяц», «журавль» и «черепаха» связан с понятием «животные», которое работает «ключом» и помогает восстановить слова в памяти. В случае текстов запоминанию помогают формулировка главной темы, саммари, тезисный план — дополнительная информация, которая структурирует содержание и активирует связи между отдельными элементами.

Читайте также:

Принципы Розеншайна для учителей: что это такое и как их применять

Принцип

Одновременная активация двух систем делает запоминание эффективнее

Если подытожить сказанное выше, то, согласно теории двойного кодирования, большое преимущество для запоминания дают конкретность и образность подачи информации.

А вот к словам мысленные образы, как утверждает Пайвио, люди создают реже, поэтому вербальная информация запоминается хуже, чем изображения. Абстрактную информацию вообще трудно представить картинкой, поэтому при её обработке активируется только вербальная система, двойного кодирования не происходит, и запомнить такой материал сложнее.

Принцип

Конкретные слова и образы могут работать как подсказки

С эффектами конкретности и образности связана и другая гипотеза Пайвио — гипотеза «вешалок». Она гласит, что конкретные слова могут служить эффективными подсказками для припоминания (Пайвио называет их «вешалками»). Например, когда человек слышит пару слов «обезьяна» и «велосипед», в его сознании возникает образ обезьяны, едущей на велосипеде. И затем, услышав слово «обезьяна», он быстро припомнит второе слово, связанное с этим образом, — «велосипед». Аллан Пайвио тестировал эту гипотезу с различными сочетаниями конкретных и абстрактных слов. И пришёл к выводу, что конкретность слов-подсказок даёт гораздо большее преимущество для вспоминания, чем конкретность основных слов (которые испытуемому нужно вспомнить).

«Вешалками» могут служить не только отдельные слова. В эксперименте исследователя из Техасского университета A& M Марка Садоски пятиклассников попросили прочесть рассказ с яркой кульминацией, а затем назвать сцены, которые им больше всего запомнились. Дети, описавшие кульминацию, впоследствии полнее и точнее пересказали историю целиком, чем их сверстники, которые не назвали эту сцену среди запомнившихся. Как объясняет это исследователь, в процессе чтения некоторые ребята могли мысленно визуализировать события из текста. Образ кульминационной сцены закрепился в их памяти и стал «вешалкой», которая затем помогла им припомнить и другие эпизоды истории.

Кроме того, как отмечает Аллан Пайвио, сознательное использование стратегии «вешалок» помогает запоминать не только конкретную, но и абстрактную информацию. Так, если побудить испытуемых визуализировать абстрактное понятие (скажем, представить «справедливость» как судью в мантии), это улучшит его припоминание. На этом же принципе основаны многие мнемонические техники — абстрактная информация, которую нужно запомнить (скажем, имя нового знакомого, важная дата или иностранное слово), ассоциируется с конкретным понятием или яркой мысленной картинкой. Этот «образ-вешалка» легко сохраняется в памяти, а затем помогает извлечь из неё нужную информацию.

Как теория двойного кодирования применяется в обучении

Практики обучения, основанные на теории двойного кодирования, широко применяются в очном и онлайн-образовании детей и взрослых. Можно даже сказать, что теория и исследования Аллана Пайвио и его коллег обобщили и экспериментально подтвердили многие закономерности, давно известные опытным педагогам из практики. Ведь вряд ли кто-то будет спорить с тем, что ученики лучше усваивают информацию, подкреплённую примерами, или что иллюстрации и схемы помогают понять и запомнить объяснения сложных тем.

В целом важно помнить, что, хотя теорию двойного кодирования на практике часто упрощают до принципа «нужно подавать вербальную информацию одновременно с визуальной», в базовой статье по этой теории большое внимание уделяется и принципам организации текста. В идеале, с точки зрения Пайвио и Кларка, в учебном процессе должны сочетаться визуальные элементы, конкретные примеры и аналогии (чем ближе к опыту учеников, тем лучше), а также у вербального материала должна быть чёткая структура (например, полезно написать план лекции на доске).

Визуальные элементы в обучении могут быть самыми разными — от инфографики, диаграмм и блок-схем до анимаций и видео. Такой контент можно готовить заранее, а можно создавать прямо на занятии, рисуя интеллект-карту или схему одновременно с устными объяснениями.

Старший преподаватель Департамента английского языка и профессиональной коммуникации Финансового университета при Правительстве Российской Федерации Лариса Миляева предлагает студентам самостоятельно делать зарисовки, чтобы обобщить и закрепить изучаемую информацию. Исследовательница из СПбГУ Валентина Браташ тоже пришла к выводу, что зарисовки во время уроков приносят значительную пользу, но отметила, что очень важно подготовить школьников к использованию этого инструмента и оценивать не красоту рисунка, а его содержательность и умение ученика ориентироваться в материале.

Читайте также:

Необычная практика: как используют рисование во время нехудожественных занятий

Подробные рекомендации о том, как сочетать устные объяснения, изображения и текст, даёт и Ричард Майер, автор упомянутой в начале этой статьи другой теории — мультимедийного обучения (напомним, она опирается на теорию двойного кодирования). Стоит оговориться, что сформулированные им принципы в первую очередь ориентированы на «упаковку» контента в слайдовых курсах и учебных презентациях. Мы подробно разбирали их в этой статье.

Применяя теорию, важно учитывать особенности конкретных студентов

Нужно учитывать, что когнитивные теории обучения относительно новые и продолжают активно развиваться. Появляются новые данные, которые побуждают исследователей пересматривать ранние принципы и рекомендации. В чём-то разные теории дополняют или уточняют друг друга. Так, в рамках теории когнитивной нагрузки рассматривается эффект избыточности — он гласит, что при некоторых условиях сочетание разных форматов подачи информации может перегружать рабочую память и, следовательно, ухудшать восприятие и запоминание. Об этом же предупреждает и Ричард Майер. Но, как показывают исследования, на это во многом влияет то, какой уровень знаний учащиеся уже имеют по теме. Менее опытным учащимся важно, чтобы диаграмма была интегрирована с соответствующей текстовой информацией (так им проще понять её смысл). А более опытным учащимся та же диаграмма может быть понятна и без текста — тот, наоборот, будет отвлекать их, создавать лишнюю когнитивную нагрузку.