تحقیقات بار شناختی چه چیزی درباره یادگیری میتواند به ما بیاموزد
اچ. بی. دوران
بهروزرسانی در
۱۸ تیر ۱۴۰۵
تحقیقات بار شناختی چه چیزی درباره یادگیری میتواند به ما بیاموزد
اچ. بی. دوران
بهروزرسانی در
۱۸ تیر ۱۴۰۵
تحقیقات بار شناختی چه چیزی درباره یادگیری میتواند به ما بیاموزد
اچ. بی. دوران
بهروزرسانی در
۱۸ تیر ۱۴۰۵
u062fu0631u06a9 u0628u0627u0631 u0634u0646u0627u062eu062au06cc
u0647u0631 u062au062cu0631u0628u0647 u06ccu0627u062fu06afu06ccu0631u06cc u062au0642u0627u0636u0627u0647u0627u06ccu06cc u0631u0627 u0628u0631 u0645u063au0632 u062au062du0645u06ccu0644 u0645u06ccu200cu06a9u0646u062f. u0686u0647 u062fu0627u0646u0634u200cu0622u0645u0648u0632u0627u0646 u062fu0631 u062du0627u0644 u062du0644 u0645u0633u0627u062au0644 u0631u06ccu0627u0636u06cc u0628u0627u0634u0646u062fu0601 u0686u0647 u06ccu06a9 u0632u0628u0627u0646 u062cu062fu06ccu062f u0631u0627 u06ccu0627u062f u0628u06afu06ccu0631u0646u062f u06ccu0627 u062fu0631 u0641u0639u0627u0644u06ccu062au200cu0647u0627u06cc u06afu0631u0648u0647u06cc u06a9u0644u0627u0633 u0634u0631u06a9u062a u06a9u0646u0645u062fu0601 u0622u0646u200cu0647u0627 u0628u0647 u0637u0648u0631 u0645u062fu0627u0648u0645 u0645u0646u0627u0628u0639 u0630u0647u0646u06cc u0631u0627 u0628u0631u0627u06cc u0622u0646u0627u0644u06ccu0632u0601 u0633u0627u0632u0645u0627u0646u062fu0647u06cc u0648 u062du0641u0638 u0627u0637u0644u0627u0639u0627u062a u0627u062eu062au0635u0627u0635 u0645u06ccu200cu062fu0647u0646u062f.
u067eu0698u0648u0647u0634u06afu0631u0627u0646 u0625u06ccu0646 u062au0644u0627u0634 u0630u0647u0646u06cc u0631u0627 u062au062du062a u0639u0646u0648u0627u0646 u0628u0627u0631 u0634u0646u0627u062eu062au06cc u062au0648u0635u06ccu0641 u0645u06ccu200cu06a9u0646u0643u062f. u062fu0631u06a9 u0686u06afu0648u0646u06afu06cc u062au063au06ccu06ccu0631 u0628u0627u0631 u0634u0646u0627u062eu062au06cc u062fu0631 u0637u0648u0644 u0641u0631u0627u06ccu0646u062f u06ccu0627u062fu06afu06ccu0631u06cc u0628u0647 u0645u0631u0628u06ccu0627u0646u0601 u0637u0631u0627u062du0627u0646 u0622u0645u0648u0632u0634u06cc u0648 u062fu0627u0646u0634u0645u0646u062fu0627u0646 u0639u0644u0648u0645 u0634u0646u0627u062eu062au06cc u06a9u0645u06a9 u0645u06ccu200cu06a9u0646u062f u062au0627 u0641u0631u0627u062au0631 u0627u0632 u0633u0646u062cu0634 u0646u062au0627u06ccu062cu0601 u0628u0647 u062fu0631u06a9 u062eu0648u062fu0650 u062au062cu0631u0628u0647u0654 u06ccu0627u062fu06afu06ccu0631u06cc u0628u067eu0631u062fu0627u0632u0646u062f.
شکل ۱. یک ساختار تحقیقاتی معمولی EEG که تجهیزات و موارد استفادهشده توسط شرکتکننده برای جمعآوری و تجزیه و تحلیل فعالیتهای مغزی در طول وظایف شناختی را نشان میدهد.
منبع: اقتباسشده از García et al.، Proceedings، ۲۰۱۹.
نگاهی فراتر از عملکرد
ارزیابیهای سنتی همچنان برای اندازهگیری نتایج یادگیری مانند دقت، زمان تکمیل یا نمرات آزمون ارزشمند هستند. با این حال، آنها بهندرت توضیح میدهند که یادگیرندگان در حین انجام یک کار، چه تجربهای داشتهاند. دو دانشآموز ممکن است نتایج یکسانی کسب کنند در حالی که سطوح بسیار متفاوتی از تلاش ذهنی را تجربه میکنند. یکی ممکن است مسائل را بهطور کارآمد حل کند، در حالی که دیگری با وجود کسب نمره یکسان، به بار شناختی بیش از حد نزدیک شود.
این تفاوت پژوهشگران را ترغیب کرده است تا ارزیابیهای رفتاری را با معیارهای فیزیولوژیکی مانند الکتروانسفالوگرافی (EEG) ترکیب کنند و Insight بیشتری درباره توجه، تلاش ذهنی و بار شناختی در طول فرآیند یادگیری ارائه دهند [1]، [2].
دستگاه EEG به پژوهشگران اجازه میدهد تا تغییرات در فعالیت مغز را در حین درگیر شدن شرکتکنندگان با فعالیتهای یادگیری مشاهده کنند. EEG به جای اندازهگیری تنها نتیجه نهایی، دادههای فیزیولوژیکی مستمری را ارائه میدهد که مکمل ارزیابیهای سنتی است. تحقیقات اخیر استفاده از EEG را فراتر از محیطهای آزمایشگاهی کنترلشده گسترش داده است و به پژوهشگران اجازه میدهد تا یادگیری را در کلاسهای درس، محیطهای مشترک و سایر بافتهای آموزشی واقعی مطالعه کنند [3]، [4].
بار شناختی چیست؟
بار شناختی به تلاش ذهنی مورد نیاز برای پردازش اطلاعات در حین انجام یک کار اشاره دارد.
همانطور که یادگیرندگان با مفاهیم ناآشنا روبرو میشوند، مسائل را حل میکنند یا به حافظه فعال تکیه میکنند، تقاضای شناختی به طور طبیعی نوسان میکند. درک این نوسانات به پژوهشگران کمک میکند تا بررسی کنند که چگونه طراحی آموزشی، پیچیدگی کار و محیطهای یادگیری بر نتایج یادگیری تأثیر میگذارند.
پژوهشگران حوزه آموزش به جای اینکه بار شناختی را به عنوان یک مانع ببینند، به طور فزایندهای آن را به عنوان یک شاخص مهم از نحوه تعامل یادگیرندگان با مواد آموزشی و تجربیات آموزشی مطالعه میکنند [1].
چرا بار شناختی اهمیت دارد
یادگیری یک فرآیند پویا است که در آن توجه تغییر میکند، تلاش ذهنی بالا و پایین میرود و حافظه فعال بسته به پیچیدگی مطالب، بیشتر یا کمتر تحت فشار قرار میگیرد. ثبت این تغییرات لحظه به لحظه اغلب با استفاده از نمرات عملکرد به تنهایی دشوار است.
پژوهشگران بار شناختی را برای پاسخ به سوالاتی از این دست بررسی میکنند:
کدام فعالیتهای یادگیری به بیشترین تلاش ذهنی نیاز دارند؟
طراحی آموزشی چگونه بر تقاضای شناختی تأثیر میگذارد؟
چه زمانی دانشآموزان شروع به تجربه اضافه بار شناختی میکنند؟
کدام استراتژیهای تدریس تلاش ذهنی غیرضروری را کاهش میدهند؟
محیطهای آموزشی مختلف چگونه بر توجه تأثیر میگذارند؟
پاسخ دادن به این سوالات میتواند به بهبود طراحی آموزشی و در عین حال حمایت از تجربیات یادگیری مؤثرتر کمک کند.
آنچه پژوهشهای اخیر به ما میآموزند
مطالعات اخیر با استفاده از فناوری EEG شرکت Emotiv نشان دادهاند که بار شناختی را میتوان در کنار وضعیت عاطفی، عملکرد حافظه کوتاهمدت و طراحی آموزشی مورد بررسی قرار داد [1]، [2].
این مطالعات یک اصل مهم را تقویت میکنند: یادگیری را نمیتوان همیشه تنها از طریق نتایج درک کرد. اندازهگیریهای فیزیولوژیکی مداوم، زمینه بیشتری را در مورد چگونگی تغییر تلاش ذهنی در طول یک کار در اختیار پژوهشگران قرار میدهد و ارزیابیهای رفتاری سنتی را تکمیل میکند.
در عین حال، بررسیهای سیستماتیک EEG در محیطهای آموزشی، تغییر فزایندهای را به سمت مطالعه شناخت در محیطهای یادگیری واقعی نشان میدهد، به جای اینکه تحقیقات را به شرایط آزمایشگاهی بسیار کنترلشده محدود کند [3]. سیستمهای الکتروانسفالوگرافی (EEG) بیسیم فرصتها را برای بررسی کلاسهای درس، یادگیری مشارکتی و سایر محیطهای آموزشی طبیعی گسترش دادهاند [4].
در مجموع، این یافتهها بازتابدهنده یک تکامل مهم در پژوهشهای آموزشی است. پژوهشگران به جای اینکه فقط بپرسند آیا دانشآموزان یاد گرفتهاند یا خیر، به طور فزایندهای در حال بررسی نحوه تخصیص توجه و منابع ذهنی یادگیرندگان در طول فرآیند یادگیری هستند.
چرا پژوهشگران ارزیابیهای رفتاری را با EEG ترکیب میکنند
ارزیابیهای رفتاری بخش ضروری پژوهشهای آموزشی باقی میمانند زیرا نتایج یادگیری قابل مشاهده را اندازهگیری میکنند. EEG با ارائه دادههای فیزیولوژیکی مداوم در طول تجربه یادگیری، دیدگاهی مکمل را ارائه میدهد.
این رویکردها در کنار هم به پژوهشگران اجازه میدهند تا روابط بین موارد زیر را بررسی کنند:
بار شناختی
توجه
تلاش ذهنی
حافظه فعال
عملکرد یادگیری
ترکیب معیارهای رفتاری و فیزیولوژیکی، درک غنیتری از یادگیری نسبت به هر یک از این روشها به تنهایی ارائه میدهد.
انتخاب یک سیستم EEG برای پژوهشهای آموزشی
پژوهشهای آموزشی شامل مطالعات آزمایشگاهی کنترلشده، بررسیهای کلاس درس، تحقیقات کاربردپذیری و محیطهای یادگیری دنیای واقعی میشود. انتخاب سیستم EEG مناسب به اهداف مطالعه، جامعه مشارکتکننده و طراحی تجربی بستگی دارد.
Flex Gel و Flex Saline
Flex از قرارگیری الکترودهای قابل تنظیم با حداکثر ۳۲ کانال EEG پشتیبانی میکند، که آن را برای پژوهشهای آموزشی پیشرفته و مطالعات علوم اعصاب شناختی که به پیکربندیهای سفارشی سنسور نیاز دارند، بسیار مناسب میسازد. دریافت دادههای بیسیم به پژوهشگران اجازه میدهد تا دادههای EEG را بدون متصل کردن شرکتکنندگان به کامپیوتر جمعآوری کنند.
Epoc X
Epoc X یک هدست EEG بیسیم ۱۴ کاناله است که برای علوم اعصاب شناختی، پژوهشهای آموزشی و مطالعات موبایل EEG طراحی شده است که به جمعآوری دادههای با گرید پژوهشی با پیادهسازی سریع نیاز دارند.
Insight
Insight یک هدست علمی سبکوزن با ۵ کانال بیسیم EEG است که برای پیادهسازی سریع در پژوهشهای آموزشی که در آن قابلیت حمل و سهولت استفاده در اولویت هستند، طراحی شده است.
سفر به آینده
پژوهشهای آموزشی همچنان فراتر از اندازهگیری صرف نتایج یادگیری حرکت میکنند. از آنجا که پژوهشگران سوالات پیچیدهتری را در مورد توجه، بار شناختی و محیطهای یادگیری بررسی میکنند، EEG یک راه عینی برای مطالعه فرآیندهای شناختی در حین وقوع ارائه میدهد.
شکل ۱. یک چیدمان متداول پژوهش EEG که تجهیزات و موارد استفادهشده توسط شرکتکننده برای جمعآوری و تحلیل فعالیت مغزی در طول کارهای شناختی را نشان میدهد.
منبع: اقتباسشده از García et al., Proceedings, 2019.
ترکیب EEG با ارزیابیهای رفتاری، به درک کاملتری از یادگیری کمک میکند و در عین حال فرصتها را برای انجام پژوهش در محیطهای آموزشی واقعی گسترش میدهد.
نکات کلیدی
بار شناختی میزان تلاش ذهنی مورد نیاز برای پردازش اطلاعات در طول یادگیری را توصیف میکند.
ارزیابیهای رفتاری نتایج یادگیری را توضیح میدهند، در حالی که EEG به پژوهشگران کمک میکند تا خود فرآیند یادگیری را بررسی کنند.
بار شناختی با تغییر پیچیدگی تسک، میزان توجه و تقاضای حافظه فعال به طور مداوم تغییر میکند.
EEG بیسیم در حال گسترش پژوهشهای آموزشی از آزمایشگاههای سنتی به محیطهای یادگیری واقعی است.
انتخاب یک سیستم EEG با سوال پژوهش و طراحی مطالعه آغاز میشود.
چارچوب خود را عملی کنید
شما بررسی کردهاید که چگونه پژوهشگران با ترکیب ارزیابیهای رفتاری با اندازهگیریهای فیزیولوژیکی مداوم، بار شناختی را بررسی میکنند. سیستمهای EEG شرکت Emotiv را با هم مقایسه کنید تا پیکربندی کانالها، قابلیت جابجایی و امکانات پژوهشی را که به بهترین شکل از اهداف پژوهشی آموزشی شما پشتیبانی میکنند، شناسایی کنید.
مطالعه پیشنهادی
منابع
F. Ungureanu, C. Cimpanu, and T. Dumitriu, "The Impact of Learning Through Cognitive Load Assessment and Emotional State Evaluation," eLearning and Software for Education, vol. 2, pp. 261-268, 2020.
F. Ungureanu, T. Dumitriu, V. I. Manta, and C. Cimpanu, "Cognitive Load and Short Term Memory Evaluation Based on EEG Techniques," eLearning and Software for Education, vol. 2, pp. 217-224, 2017.
A. García-Monge, H. Rodríguez-Navarro, D. Bores-García, and G. González-Calvo, "Electroencephalography in Naturalistic and Semi-Naturalistic Educational Contexts: A Systematic Review," Review of Education, vol. 12, no. 3, 2024.
Advantages of EEG Monitoring in Education. Eszterházy Károly Catholic University, 2023.
u062fu0631u06a9 u0628u0627u0631 u0634u0646u0627u062eu062au06cc
u0647u0631 u062au062cu0631u0628u0647 u06ccu0627u062fu06afu06ccu0631u06cc u062au0642u0627u0636u0627u0647u0627u06ccu06cc u0631u0627 u0628u0631 u0645u063au0632 u062au062du0645u06ccu0644 u0645u06ccu200cu06a9u0646u062f. u0686u0647 u062fu0627u0646u0634u200cu0622u0645u0648u0632u0627u0646 u062fu0631 u062du0627u0644 u062du0644 u0645u0633u0627u062au0644 u0631u06ccu0627u0636u06cc u0628u0627u0634u0646u062fu0601 u0686u0647 u06ccu06a9 u0632u0628u0627u0646 u062cu062fu06ccu062f u0631u0627 u06ccu0627u062f u0628u06afu06ccu0631u0646u062f u06ccu0627 u062fu0631 u0641u0639u0627u0644u06ccu062au200cu0647u0627u06cc u06afu0631u0648u0647u06cc u06a9u0644u0627u0633 u0634u0631u06a9u062a u06a9u0646u0645u062fu0601 u0622u0646u200cu0647u0627 u0628u0647 u0637u0648u0631 u0645u062fu0627u0648u0645 u0645u0646u0627u0628u0639 u0630u0647u0646u06cc u0631u0627 u0628u0631u0627u06cc u0622u0646u0627u0644u06ccu0632u0601 u0633u0627u0632u0645u0627u0646u062fu0647u06cc u0648 u062du0641u0638 u0627u0637u0644u0627u0639u0627u062a u0627u062eu062au0635u0627u0635 u0645u06ccu200cu062fu0647u0646u062f.
u067eu0698u0648u0647u0634u06afu0631u0627u0646 u0625u06ccu0646 u062au0644u0627u0634 u0630u0647u0646u06cc u0631u0627 u062au062du062a u0639u0646u0648u0627u0646 u0628u0627u0631 u0634u0646u0627u062eu062au06cc u062au0648u0635u06ccu0641 u0645u06ccu200cu06a9u0646u0643u062f. u062fu0631u06a9 u0686u06afu0648u0646u06afu06cc u062au063au06ccu06ccu0631 u0628u0627u0631 u0634u0646u0627u062eu062au06cc u062fu0631 u0637u0648u0644 u0641u0631u0627u06ccu0646u062f u06ccu0627u062fu06afu06ccu0631u06cc u0628u0647 u0645u0631u0628u06ccu0627u0646u0601 u0637u0631u0627u062du0627u0646 u0622u0645u0648u0632u0634u06cc u0648 u062fu0627u0646u0634u0645u0646u062fu0627u0646 u0639u0644u0648u0645 u0634u0646u0627u062eu062au06cc u06a9u0645u06a9 u0645u06ccu200cu06a9u0646u062f u062au0627 u0641u0631u0627u062au0631 u0627u0632 u0633u0646u062cu0634 u0646u062au0627u06ccu062cu0601 u0628u0647 u062fu0631u06a9 u062eu0648u062fu0650 u062au062cu0631u0628u0647u0654 u06ccu0627u062fu06afu06ccu0631u06cc u0628u067eu0631u062fu0627u0632u0646u062f.
شکل ۱. یک ساختار تحقیقاتی معمولی EEG که تجهیزات و موارد استفادهشده توسط شرکتکننده برای جمعآوری و تجزیه و تحلیل فعالیتهای مغزی در طول وظایف شناختی را نشان میدهد.
منبع: اقتباسشده از García et al.، Proceedings، ۲۰۱۹.
نگاهی فراتر از عملکرد
ارزیابیهای سنتی همچنان برای اندازهگیری نتایج یادگیری مانند دقت، زمان تکمیل یا نمرات آزمون ارزشمند هستند. با این حال، آنها بهندرت توضیح میدهند که یادگیرندگان در حین انجام یک کار، چه تجربهای داشتهاند. دو دانشآموز ممکن است نتایج یکسانی کسب کنند در حالی که سطوح بسیار متفاوتی از تلاش ذهنی را تجربه میکنند. یکی ممکن است مسائل را بهطور کارآمد حل کند، در حالی که دیگری با وجود کسب نمره یکسان، به بار شناختی بیش از حد نزدیک شود.
این تفاوت پژوهشگران را ترغیب کرده است تا ارزیابیهای رفتاری را با معیارهای فیزیولوژیکی مانند الکتروانسفالوگرافی (EEG) ترکیب کنند و Insight بیشتری درباره توجه، تلاش ذهنی و بار شناختی در طول فرآیند یادگیری ارائه دهند [1]، [2].
دستگاه EEG به پژوهشگران اجازه میدهد تا تغییرات در فعالیت مغز را در حین درگیر شدن شرکتکنندگان با فعالیتهای یادگیری مشاهده کنند. EEG به جای اندازهگیری تنها نتیجه نهایی، دادههای فیزیولوژیکی مستمری را ارائه میدهد که مکمل ارزیابیهای سنتی است. تحقیقات اخیر استفاده از EEG را فراتر از محیطهای آزمایشگاهی کنترلشده گسترش داده است و به پژوهشگران اجازه میدهد تا یادگیری را در کلاسهای درس، محیطهای مشترک و سایر بافتهای آموزشی واقعی مطالعه کنند [3]، [4].
بار شناختی چیست؟
بار شناختی به تلاش ذهنی مورد نیاز برای پردازش اطلاعات در حین انجام یک کار اشاره دارد.
همانطور که یادگیرندگان با مفاهیم ناآشنا روبرو میشوند، مسائل را حل میکنند یا به حافظه فعال تکیه میکنند، تقاضای شناختی به طور طبیعی نوسان میکند. درک این نوسانات به پژوهشگران کمک میکند تا بررسی کنند که چگونه طراحی آموزشی، پیچیدگی کار و محیطهای یادگیری بر نتایج یادگیری تأثیر میگذارند.
پژوهشگران حوزه آموزش به جای اینکه بار شناختی را به عنوان یک مانع ببینند، به طور فزایندهای آن را به عنوان یک شاخص مهم از نحوه تعامل یادگیرندگان با مواد آموزشی و تجربیات آموزشی مطالعه میکنند [1].
چرا بار شناختی اهمیت دارد
یادگیری یک فرآیند پویا است که در آن توجه تغییر میکند، تلاش ذهنی بالا و پایین میرود و حافظه فعال بسته به پیچیدگی مطالب، بیشتر یا کمتر تحت فشار قرار میگیرد. ثبت این تغییرات لحظه به لحظه اغلب با استفاده از نمرات عملکرد به تنهایی دشوار است.
پژوهشگران بار شناختی را برای پاسخ به سوالاتی از این دست بررسی میکنند:
کدام فعالیتهای یادگیری به بیشترین تلاش ذهنی نیاز دارند؟
طراحی آموزشی چگونه بر تقاضای شناختی تأثیر میگذارد؟
چه زمانی دانشآموزان شروع به تجربه اضافه بار شناختی میکنند؟
کدام استراتژیهای تدریس تلاش ذهنی غیرضروری را کاهش میدهند؟
محیطهای آموزشی مختلف چگونه بر توجه تأثیر میگذارند؟
پاسخ دادن به این سوالات میتواند به بهبود طراحی آموزشی و در عین حال حمایت از تجربیات یادگیری مؤثرتر کمک کند.
آنچه پژوهشهای اخیر به ما میآموزند
مطالعات اخیر با استفاده از فناوری EEG شرکت Emotiv نشان دادهاند که بار شناختی را میتوان در کنار وضعیت عاطفی، عملکرد حافظه کوتاهمدت و طراحی آموزشی مورد بررسی قرار داد [1]، [2].
این مطالعات یک اصل مهم را تقویت میکنند: یادگیری را نمیتوان همیشه تنها از طریق نتایج درک کرد. اندازهگیریهای فیزیولوژیکی مداوم، زمینه بیشتری را در مورد چگونگی تغییر تلاش ذهنی در طول یک کار در اختیار پژوهشگران قرار میدهد و ارزیابیهای رفتاری سنتی را تکمیل میکند.
در عین حال، بررسیهای سیستماتیک EEG در محیطهای آموزشی، تغییر فزایندهای را به سمت مطالعه شناخت در محیطهای یادگیری واقعی نشان میدهد، به جای اینکه تحقیقات را به شرایط آزمایشگاهی بسیار کنترلشده محدود کند [3]. سیستمهای الکتروانسفالوگرافی (EEG) بیسیم فرصتها را برای بررسی کلاسهای درس، یادگیری مشارکتی و سایر محیطهای آموزشی طبیعی گسترش دادهاند [4].
در مجموع، این یافتهها بازتابدهنده یک تکامل مهم در پژوهشهای آموزشی است. پژوهشگران به جای اینکه فقط بپرسند آیا دانشآموزان یاد گرفتهاند یا خیر، به طور فزایندهای در حال بررسی نحوه تخصیص توجه و منابع ذهنی یادگیرندگان در طول فرآیند یادگیری هستند.
چرا پژوهشگران ارزیابیهای رفتاری را با EEG ترکیب میکنند
ارزیابیهای رفتاری بخش ضروری پژوهشهای آموزشی باقی میمانند زیرا نتایج یادگیری قابل مشاهده را اندازهگیری میکنند. EEG با ارائه دادههای فیزیولوژیکی مداوم در طول تجربه یادگیری، دیدگاهی مکمل را ارائه میدهد.
این رویکردها در کنار هم به پژوهشگران اجازه میدهند تا روابط بین موارد زیر را بررسی کنند:
بار شناختی
توجه
تلاش ذهنی
حافظه فعال
عملکرد یادگیری
ترکیب معیارهای رفتاری و فیزیولوژیکی، درک غنیتری از یادگیری نسبت به هر یک از این روشها به تنهایی ارائه میدهد.
انتخاب یک سیستم EEG برای پژوهشهای آموزشی
پژوهشهای آموزشی شامل مطالعات آزمایشگاهی کنترلشده، بررسیهای کلاس درس، تحقیقات کاربردپذیری و محیطهای یادگیری دنیای واقعی میشود. انتخاب سیستم EEG مناسب به اهداف مطالعه، جامعه مشارکتکننده و طراحی تجربی بستگی دارد.
Flex Gel و Flex Saline
Flex از قرارگیری الکترودهای قابل تنظیم با حداکثر ۳۲ کانال EEG پشتیبانی میکند، که آن را برای پژوهشهای آموزشی پیشرفته و مطالعات علوم اعصاب شناختی که به پیکربندیهای سفارشی سنسور نیاز دارند، بسیار مناسب میسازد. دریافت دادههای بیسیم به پژوهشگران اجازه میدهد تا دادههای EEG را بدون متصل کردن شرکتکنندگان به کامپیوتر جمعآوری کنند.
Epoc X
Epoc X یک هدست EEG بیسیم ۱۴ کاناله است که برای علوم اعصاب شناختی، پژوهشهای آموزشی و مطالعات موبایل EEG طراحی شده است که به جمعآوری دادههای با گرید پژوهشی با پیادهسازی سریع نیاز دارند.
Insight
Insight یک هدست علمی سبکوزن با ۵ کانال بیسیم EEG است که برای پیادهسازی سریع در پژوهشهای آموزشی که در آن قابلیت حمل و سهولت استفاده در اولویت هستند، طراحی شده است.
سفر به آینده
پژوهشهای آموزشی همچنان فراتر از اندازهگیری صرف نتایج یادگیری حرکت میکنند. از آنجا که پژوهشگران سوالات پیچیدهتری را در مورد توجه، بار شناختی و محیطهای یادگیری بررسی میکنند، EEG یک راه عینی برای مطالعه فرآیندهای شناختی در حین وقوع ارائه میدهد.
شکل ۱. یک چیدمان متداول پژوهش EEG که تجهیزات و موارد استفادهشده توسط شرکتکننده برای جمعآوری و تحلیل فعالیت مغزی در طول کارهای شناختی را نشان میدهد.
منبع: اقتباسشده از García et al., Proceedings, 2019.
ترکیب EEG با ارزیابیهای رفتاری، به درک کاملتری از یادگیری کمک میکند و در عین حال فرصتها را برای انجام پژوهش در محیطهای آموزشی واقعی گسترش میدهد.
نکات کلیدی
بار شناختی میزان تلاش ذهنی مورد نیاز برای پردازش اطلاعات در طول یادگیری را توصیف میکند.
ارزیابیهای رفتاری نتایج یادگیری را توضیح میدهند، در حالی که EEG به پژوهشگران کمک میکند تا خود فرآیند یادگیری را بررسی کنند.
بار شناختی با تغییر پیچیدگی تسک، میزان توجه و تقاضای حافظه فعال به طور مداوم تغییر میکند.
EEG بیسیم در حال گسترش پژوهشهای آموزشی از آزمایشگاههای سنتی به محیطهای یادگیری واقعی است.
انتخاب یک سیستم EEG با سوال پژوهش و طراحی مطالعه آغاز میشود.
چارچوب خود را عملی کنید
شما بررسی کردهاید که چگونه پژوهشگران با ترکیب ارزیابیهای رفتاری با اندازهگیریهای فیزیولوژیکی مداوم، بار شناختی را بررسی میکنند. سیستمهای EEG شرکت Emotiv را با هم مقایسه کنید تا پیکربندی کانالها، قابلیت جابجایی و امکانات پژوهشی را که به بهترین شکل از اهداف پژوهشی آموزشی شما پشتیبانی میکنند، شناسایی کنید.
مطالعه پیشنهادی
منابع
F. Ungureanu, C. Cimpanu, and T. Dumitriu, "The Impact of Learning Through Cognitive Load Assessment and Emotional State Evaluation," eLearning and Software for Education, vol. 2, pp. 261-268, 2020.
F. Ungureanu, T. Dumitriu, V. I. Manta, and C. Cimpanu, "Cognitive Load and Short Term Memory Evaluation Based on EEG Techniques," eLearning and Software for Education, vol. 2, pp. 217-224, 2017.
A. García-Monge, H. Rodríguez-Navarro, D. Bores-García, and G. González-Calvo, "Electroencephalography in Naturalistic and Semi-Naturalistic Educational Contexts: A Systematic Review," Review of Education, vol. 12, no. 3, 2024.
Advantages of EEG Monitoring in Education. Eszterházy Károly Catholic University, 2023.
u062fu0631u06a9 u0628u0627u0631 u0634u0646u0627u062eu062au06cc
u0647u0631 u062au062cu0631u0628u0647 u06ccu0627u062fu06afu06ccu0631u06cc u062au0642u0627u0636u0627u0647u0627u06ccu06cc u0631u0627 u0628u0631 u0645u063au0632 u062au062du0645u06ccu0644 u0645u06ccu200cu06a9u0646u062f. u0686u0647 u062fu0627u0646u0634u200cu0622u0645u0648u0632u0627u0646 u062fu0631 u062du0627u0644 u062du0644 u0645u0633u0627u062au0644 u0631u06ccu0627u0636u06cc u0628u0627u0634u0646u062fu0601 u0686u0647 u06ccu06a9 u0632u0628u0627u0646 u062cu062fu06ccu062f u0631u0627 u06ccu0627u062f u0628u06afu06ccu0631u0646u062f u06ccu0627 u062fu0631 u0641u0639u0627u0644u06ccu062au200cu0647u0627u06cc u06afu0631u0648u0647u06cc u06a9u0644u0627u0633 u0634u0631u06a9u062a u06a9u0646u0645u062fu0601 u0622u0646u200cu0647u0627 u0628u0647 u0637u0648u0631 u0645u062fu0627u0648u0645 u0645u0646u0627u0628u0639 u0630u0647u0646u06cc u0631u0627 u0628u0631u0627u06cc u0622u0646u0627u0644u06ccu0632u0601 u0633u0627u0632u0645u0627u0646u062fu0647u06cc u0648 u062du0641u0638 u0627u0637u0644u0627u0639u0627u062a u0627u062eu062au0635u0627u0635 u0645u06ccu200cu062fu0647u0646u062f.
u067eu0698u0648u0647u0634u06afu0631u0627u0646 u0625u06ccu0646 u062au0644u0627u0634 u0630u0647u0646u06cc u0631u0627 u062au062du062a u0639u0646u0648u0627u0646 u0628u0627u0631 u0634u0646u0627u062eu062au06cc u062au0648u0635u06ccu0641 u0645u06ccu200cu06a9u0646u0643u062f. u062fu0631u06a9 u0686u06afu0648u0646u06afu06cc u062au063au06ccu06ccu0631 u0628u0627u0631 u0634u0646u0627u062eu062au06cc u062fu0631 u0637u0648u0644 u0641u0631u0627u06ccu0646u062f u06ccu0627u062fu06afu06ccu0631u06cc u0628u0647 u0645u0631u0628u06ccu0627u0646u0601 u0637u0631u0627u062du0627u0646 u0622u0645u0648u0632u0634u06cc u0648 u062fu0627u0646u0634u0645u0646u062fu0627u0646 u0639u0644u0648u0645 u0634u0646u0627u062eu062au06cc u06a9u0645u06a9 u0645u06ccu200cu06a9u0646u062f u062au0627 u0641u0631u0627u062au0631 u0627u0632 u0633u0646u062cu0634 u0646u062au0627u06ccu062cu0601 u0628u0647 u062fu0631u06a9 u062eu0648u062fu0650 u062au062cu0631u0628u0647u0654 u06ccu0627u062fu06afu06ccu0631u06cc u0628u067eu0631u062fu0627u0632u0646u062f.
شکل ۱. یک ساختار تحقیقاتی معمولی EEG که تجهیزات و موارد استفادهشده توسط شرکتکننده برای جمعآوری و تجزیه و تحلیل فعالیتهای مغزی در طول وظایف شناختی را نشان میدهد.
منبع: اقتباسشده از García et al.، Proceedings، ۲۰۱۹.
نگاهی فراتر از عملکرد
ارزیابیهای سنتی همچنان برای اندازهگیری نتایج یادگیری مانند دقت، زمان تکمیل یا نمرات آزمون ارزشمند هستند. با این حال، آنها بهندرت توضیح میدهند که یادگیرندگان در حین انجام یک کار، چه تجربهای داشتهاند. دو دانشآموز ممکن است نتایج یکسانی کسب کنند در حالی که سطوح بسیار متفاوتی از تلاش ذهنی را تجربه میکنند. یکی ممکن است مسائل را بهطور کارآمد حل کند، در حالی که دیگری با وجود کسب نمره یکسان، به بار شناختی بیش از حد نزدیک شود.
این تفاوت پژوهشگران را ترغیب کرده است تا ارزیابیهای رفتاری را با معیارهای فیزیولوژیکی مانند الکتروانسفالوگرافی (EEG) ترکیب کنند و Insight بیشتری درباره توجه، تلاش ذهنی و بار شناختی در طول فرآیند یادگیری ارائه دهند [1]، [2].
دستگاه EEG به پژوهشگران اجازه میدهد تا تغییرات در فعالیت مغز را در حین درگیر شدن شرکتکنندگان با فعالیتهای یادگیری مشاهده کنند. EEG به جای اندازهگیری تنها نتیجه نهایی، دادههای فیزیولوژیکی مستمری را ارائه میدهد که مکمل ارزیابیهای سنتی است. تحقیقات اخیر استفاده از EEG را فراتر از محیطهای آزمایشگاهی کنترلشده گسترش داده است و به پژوهشگران اجازه میدهد تا یادگیری را در کلاسهای درس، محیطهای مشترک و سایر بافتهای آموزشی واقعی مطالعه کنند [3]، [4].
بار شناختی چیست؟
بار شناختی به تلاش ذهنی مورد نیاز برای پردازش اطلاعات در حین انجام یک کار اشاره دارد.
همانطور که یادگیرندگان با مفاهیم ناآشنا روبرو میشوند، مسائل را حل میکنند یا به حافظه فعال تکیه میکنند، تقاضای شناختی به طور طبیعی نوسان میکند. درک این نوسانات به پژوهشگران کمک میکند تا بررسی کنند که چگونه طراحی آموزشی، پیچیدگی کار و محیطهای یادگیری بر نتایج یادگیری تأثیر میگذارند.
پژوهشگران حوزه آموزش به جای اینکه بار شناختی را به عنوان یک مانع ببینند، به طور فزایندهای آن را به عنوان یک شاخص مهم از نحوه تعامل یادگیرندگان با مواد آموزشی و تجربیات آموزشی مطالعه میکنند [1].
چرا بار شناختی اهمیت دارد
یادگیری یک فرآیند پویا است که در آن توجه تغییر میکند، تلاش ذهنی بالا و پایین میرود و حافظه فعال بسته به پیچیدگی مطالب، بیشتر یا کمتر تحت فشار قرار میگیرد. ثبت این تغییرات لحظه به لحظه اغلب با استفاده از نمرات عملکرد به تنهایی دشوار است.
پژوهشگران بار شناختی را برای پاسخ به سوالاتی از این دست بررسی میکنند:
کدام فعالیتهای یادگیری به بیشترین تلاش ذهنی نیاز دارند؟
طراحی آموزشی چگونه بر تقاضای شناختی تأثیر میگذارد؟
چه زمانی دانشآموزان شروع به تجربه اضافه بار شناختی میکنند؟
کدام استراتژیهای تدریس تلاش ذهنی غیرضروری را کاهش میدهند؟
محیطهای آموزشی مختلف چگونه بر توجه تأثیر میگذارند؟
پاسخ دادن به این سوالات میتواند به بهبود طراحی آموزشی و در عین حال حمایت از تجربیات یادگیری مؤثرتر کمک کند.
آنچه پژوهشهای اخیر به ما میآموزند
مطالعات اخیر با استفاده از فناوری EEG شرکت Emotiv نشان دادهاند که بار شناختی را میتوان در کنار وضعیت عاطفی، عملکرد حافظه کوتاهمدت و طراحی آموزشی مورد بررسی قرار داد [1]، [2].
این مطالعات یک اصل مهم را تقویت میکنند: یادگیری را نمیتوان همیشه تنها از طریق نتایج درک کرد. اندازهگیریهای فیزیولوژیکی مداوم، زمینه بیشتری را در مورد چگونگی تغییر تلاش ذهنی در طول یک کار در اختیار پژوهشگران قرار میدهد و ارزیابیهای رفتاری سنتی را تکمیل میکند.
در عین حال، بررسیهای سیستماتیک EEG در محیطهای آموزشی، تغییر فزایندهای را به سمت مطالعه شناخت در محیطهای یادگیری واقعی نشان میدهد، به جای اینکه تحقیقات را به شرایط آزمایشگاهی بسیار کنترلشده محدود کند [3]. سیستمهای الکتروانسفالوگرافی (EEG) بیسیم فرصتها را برای بررسی کلاسهای درس، یادگیری مشارکتی و سایر محیطهای آموزشی طبیعی گسترش دادهاند [4].
در مجموع، این یافتهها بازتابدهنده یک تکامل مهم در پژوهشهای آموزشی است. پژوهشگران به جای اینکه فقط بپرسند آیا دانشآموزان یاد گرفتهاند یا خیر، به طور فزایندهای در حال بررسی نحوه تخصیص توجه و منابع ذهنی یادگیرندگان در طول فرآیند یادگیری هستند.
چرا پژوهشگران ارزیابیهای رفتاری را با EEG ترکیب میکنند
ارزیابیهای رفتاری بخش ضروری پژوهشهای آموزشی باقی میمانند زیرا نتایج یادگیری قابل مشاهده را اندازهگیری میکنند. EEG با ارائه دادههای فیزیولوژیکی مداوم در طول تجربه یادگیری، دیدگاهی مکمل را ارائه میدهد.
این رویکردها در کنار هم به پژوهشگران اجازه میدهند تا روابط بین موارد زیر را بررسی کنند:
بار شناختی
توجه
تلاش ذهنی
حافظه فعال
عملکرد یادگیری
ترکیب معیارهای رفتاری و فیزیولوژیکی، درک غنیتری از یادگیری نسبت به هر یک از این روشها به تنهایی ارائه میدهد.
انتخاب یک سیستم EEG برای پژوهشهای آموزشی
پژوهشهای آموزشی شامل مطالعات آزمایشگاهی کنترلشده، بررسیهای کلاس درس، تحقیقات کاربردپذیری و محیطهای یادگیری دنیای واقعی میشود. انتخاب سیستم EEG مناسب به اهداف مطالعه، جامعه مشارکتکننده و طراحی تجربی بستگی دارد.
Flex Gel و Flex Saline
Flex از قرارگیری الکترودهای قابل تنظیم با حداکثر ۳۲ کانال EEG پشتیبانی میکند، که آن را برای پژوهشهای آموزشی پیشرفته و مطالعات علوم اعصاب شناختی که به پیکربندیهای سفارشی سنسور نیاز دارند، بسیار مناسب میسازد. دریافت دادههای بیسیم به پژوهشگران اجازه میدهد تا دادههای EEG را بدون متصل کردن شرکتکنندگان به کامپیوتر جمعآوری کنند.
Epoc X
Epoc X یک هدست EEG بیسیم ۱۴ کاناله است که برای علوم اعصاب شناختی، پژوهشهای آموزشی و مطالعات موبایل EEG طراحی شده است که به جمعآوری دادههای با گرید پژوهشی با پیادهسازی سریع نیاز دارند.
Insight
Insight یک هدست علمی سبکوزن با ۵ کانال بیسیم EEG است که برای پیادهسازی سریع در پژوهشهای آموزشی که در آن قابلیت حمل و سهولت استفاده در اولویت هستند، طراحی شده است.
سفر به آینده
پژوهشهای آموزشی همچنان فراتر از اندازهگیری صرف نتایج یادگیری حرکت میکنند. از آنجا که پژوهشگران سوالات پیچیدهتری را در مورد توجه، بار شناختی و محیطهای یادگیری بررسی میکنند، EEG یک راه عینی برای مطالعه فرآیندهای شناختی در حین وقوع ارائه میدهد.
شکل ۱. یک چیدمان متداول پژوهش EEG که تجهیزات و موارد استفادهشده توسط شرکتکننده برای جمعآوری و تحلیل فعالیت مغزی در طول کارهای شناختی را نشان میدهد.
منبع: اقتباسشده از García et al., Proceedings, 2019.
ترکیب EEG با ارزیابیهای رفتاری، به درک کاملتری از یادگیری کمک میکند و در عین حال فرصتها را برای انجام پژوهش در محیطهای آموزشی واقعی گسترش میدهد.
نکات کلیدی
بار شناختی میزان تلاش ذهنی مورد نیاز برای پردازش اطلاعات در طول یادگیری را توصیف میکند.
ارزیابیهای رفتاری نتایج یادگیری را توضیح میدهند، در حالی که EEG به پژوهشگران کمک میکند تا خود فرآیند یادگیری را بررسی کنند.
بار شناختی با تغییر پیچیدگی تسک، میزان توجه و تقاضای حافظه فعال به طور مداوم تغییر میکند.
EEG بیسیم در حال گسترش پژوهشهای آموزشی از آزمایشگاههای سنتی به محیطهای یادگیری واقعی است.
انتخاب یک سیستم EEG با سوال پژوهش و طراحی مطالعه آغاز میشود.
چارچوب خود را عملی کنید
شما بررسی کردهاید که چگونه پژوهشگران با ترکیب ارزیابیهای رفتاری با اندازهگیریهای فیزیولوژیکی مداوم، بار شناختی را بررسی میکنند. سیستمهای EEG شرکت Emotiv را با هم مقایسه کنید تا پیکربندی کانالها، قابلیت جابجایی و امکانات پژوهشی را که به بهترین شکل از اهداف پژوهشی آموزشی شما پشتیبانی میکنند، شناسایی کنید.
مطالعه پیشنهادی
منابع
F. Ungureanu, C. Cimpanu, and T. Dumitriu, "The Impact of Learning Through Cognitive Load Assessment and Emotional State Evaluation," eLearning and Software for Education, vol. 2, pp. 261-268, 2020.
F. Ungureanu, T. Dumitriu, V. I. Manta, and C. Cimpanu, "Cognitive Load and Short Term Memory Evaluation Based on EEG Techniques," eLearning and Software for Education, vol. 2, pp. 217-224, 2017.
A. García-Monge, H. Rodríguez-Navarro, D. Bores-García, and G. González-Calvo, "Electroencephalography in Naturalistic and Semi-Naturalistic Educational Contexts: A Systematic Review," Review of Education, vol. 12, no. 3, 2024.
Advantages of EEG Monitoring in Education. Eszterházy Károly Catholic University, 2023.
به خواندن ادامه دهید