Chương 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn dạy học Kĩ thuật số theo lí thuyết tải nhận thức. Biện pháp dạy học Kĩ thuật số cho SV Sƣ phạm kĩ thuật theo lí thuyết tải nhận thức. Kiểm nghiệm và đánh giá.
7 CHƢƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN DẠY HỌC KĨ THUẬT SỐ THEO LÍ THUYẾT TẢI NHẬN THỨC 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu về dạy học theo lí thuyết tải nhận thức 1. Những nghiên cứu về lí thuyết tải nhận thức Cơ chế tâm lí của việc học đƣợc mô tả và giải thích bởi các lí thuyết học tập. Chính vì vậy nghiên cứu về các lí thuyết học tập là rất quan trọng trong việc đƣa ra cơ sở khoa học để nâng cao chất lƣợng dạy học.
Trong những năm 1970 và 1980 bắt đầu có sự thay đổi đáng kể trong nhận thức và định nghĩa của việc học khi thuyết nhận thức ra đời, thuyết tập trung vào hoạt động tinh thần bên trong của tâm trì con ngƣời. Kiến thức có thể đƣợc xem nhƣ là sơ đồ hoặc công trình xây dựng tinh thần tƣợng trƣng. Các quá trình tƣ duy, trí nhớ, hiểu biết, và giải quyết vấn đề cần đƣợc khám phá để thấy đƣợc cơ chế của quá trình học tập. Quá trình học tập đƣợc xem nhƣ là quá trính xử lí thông tin.
Ngƣời học học tập để thay đổi lƣợc đồ nhận thức của bản thân. Quá trình học tập đòi hỏi ngƣời học phải tham gia tích cực, chủ động và hành động có suy nghĩ. Những lí thuyết của thuyết nhận thức nhấn mạnh rằng học tập xảy ra từ trong ngƣời học [5][8]. Nhà tâm lí học ngƣời Thụy Sĩ J.
Piaget, nhà tâm lí học Xô Viết Lev Vygotsky là những ngƣời khởi xƣớng các nghiên cứu và có nhiều công trình quan trọng đóng góp cho lì thuyết nhận thức. Những nghiên cứu của J.Piaget đã tập trung vào quá trình phát sinh, phát triển nhận thức theo những tiền đề sinh học, cơ chế sinh lí từ thuyết tiến hóa sinh học và logic học. Lev Vygotsky với lí thuyết phát triển nhận thức [26]. Tại Mĩ, các lí thuyết đã đƣợc phát triển mạnh mẽ trên cơ sở của thuyết nhận thức nhƣ: Lì thuyết kịch bản (Script Theory), R.
Các lí thuyết trên có đƣa ra nguyên tắc thiết kế dạy học theo cơ sở nghiên cứu quá trình xử lí thông tinh trong não bộ với nhiều nhận định khác nhau. Tuy nhiên các lí thuyết trên không tập trung vào các loại tải gây trong não bộ cụ thể là ở vùng trí nhớ làm việc trong quá trình học tập. John Sweller kế thừa nghiên cứu về “Mô hính của trí nhớ” đƣợc phát triển bởi Richard Atkinson và Richard Shiffrin kể từ năm 1968, mô hính “trì nhớ làm việc” bởi Alan Baddeley vào năm 1974 và lí thuyết lƣợc đồ (schema theory) của Barlett [44][45][53][81] để phát triển lí thuyết tải nhận thức (cognitive load theory). Atkinson và Schiffrin đã nhấn mạnh đến cấu trúc tự nhiên của trí nhớ: trí nhớ cảm giác (sensory memory), trí nhớ ngắn hạn (short-term memory) và trí nhớ dài hạn (long-term memory): (1) Trí nhớ cảm giác thời gian thông tin tồn tại trong vài giây hoặc phần giây trong vùng trí nhớ; (2) trí nhớ ngắn hạn thời gian thông tin tồn tại từ 15 đến 30 giây trong vùng trí nhớ; (3) trí nhớ dài hạn thông tin tồn tại nhiều năm và trong thời gian dài [46].
Alan Baddeley đề xuất mô hính “trì nhớ làm việc” thay cho trí nhớ ngắn hạn của Atkinson và Schiffrin. Mô hính ban đầu trí nhớ làm việc của Baddeley & Hitch bao gồm ba thành phần chính: Hệ điều hành trung ƣơng (central executive) hoạt động nhƣ một hệ thống giám sát và kiểm soát luồng thông tin từ nơi bắt đầu và đến các hệ thống chấp hành: vòng lặp âm vị học (phonological loop) và bảng phác thảo không gian (visuo-spatial sketchpad). Vòng ngữ âm lƣu trữ nội dung bằng lời, trong khi phác thảo không gian dành cho dữ liệu không gian. Cả hai hệ thống chấp hành chỉ hoạt động với chức năng lƣu trữ ngắn hạn.
Năm 2000, Baddeley thêm một hệ thống chấp hành thứ ba vào mô hình của ông, bộ đệm lặp (episodic buffer) 9 [44][45]. Lí thuyết lƣợc đồ lƣợc đồ của Barlett, kiến thức đƣợc lƣu trữ trong trí nhớ dài hạn dƣới dạng lƣợc đồ, một lƣợc đồ phân loại các phần tử thông tin theo cách mà chúng sẽ đƣợc sử dụng (Chi, Glaser và Rees, 1982)[53]. Năm 1982, những nghiên cứu của Sweller và Levine đầu tiên về lí thuyết tải nhận thức (Sweller và Levine 1982), tiếp đó là bản mô tả đầy đủ đầu tiên về lí thuyết tải nhận thức đƣợc công bố trong bài báo năm 1988 “Tải nhận thức trong quá trình giải quyết vấn đề: Ảnh hƣởng đến việc học” (Sweller, 1988)[66]. Hiệu ứng tải nhận thức và các phƣơng pháp hƣớng dẫn liên quan đã đƣợc điều tra bởi một nhóm nhỏ các nhà nghiên cứu tại Đại học New South Wales, Úc và Đại học Twente, Hà Lan.
Sự hợp tác chặt chẽ đã đem lại kết quả của lí thuyết tải nhận thức và đƣợc báo cáo trong bài báo năm 1998 về “Kiến trúc nhận thức và Thiết kế hƣớng dẫn” (Sweller và cộng sự, 1998)[68]. Sau năm 1998, lí thuyết tải nhận thức nhanh chóng trở thành một trong những lí thuyết phổ biến nhất trong lĩnh vực tâm lí học giáo dục và thiết kế giảng dạy, với các nhà nghiên cứu trên toàn cầu đánh giá cao sự phát triển hơn nữa của lí thuyết tải nhận thức. Theo cơ sở của mô hình xử lí thông tin, thì quá trình học tập đƣợc xác định là quá trình “xây dựng và tự động hoá lƣợc đồ”. Tại thời điểm ngƣời học tham gia quá trình học tập, thao tác xử lí các phần thông tin có liên quan trong trí nhớ làm việc trƣớc khi đƣợc lƣu trữ trong bộ nhớ dài hạn (Sweller và cộng sự, 1998).
Lí thuyết tải nhận thức nhằm giải thích cấu trúc của tải nhận thức, yếu tố gây ra mức độ cao thấp của tải và sự ảnh hƣởng đến khả năng xử lí thông tin mới và xây dựng kiến thức trong trí nhớ dài hạn của ngƣời học. Những giả định về cấu trúc nhận thức của con ngƣời đƣợc lí thuyết tải nhận thức đề cập đến bao gồm: (1) vùng trí nhớ làm việc của con ngƣời có giới hạn trong khả năng xử lí; (2) trí nhớ dài hạn gần nhƣ kìch thƣớc không bị giới hạn; (3) tính tự động của quá trình xử lí nhận thức làm giảm tải cho trí nhớ làm việc [55][67][68][70][83]. 10 Lí thuyết tải nhận thức tập trung hƣớng đến xác định các thiết kế giảng dạy có thể giảm gánh nặng nhận thức không cần thiết lên trí nhớ làm việc, do đó hỗ trợ nâng cao hiệu quả học tập (van Merriënboer & Sweller, 2005 trên cơ sở của tải nhận thức (cognitive load). Các giai đoạn phát triển của lí thuyết thì tải nhận thức đƣợc xác định khác nhau.
Những nghiên cứu trong giai đoạn đầu cho rằng tổng tải nhận thức bằng tải ngoại lai trong giải quyết vấn đề; giai đoạn sau đó tổng tải nhận thức bằng tải ngoại lai và tải nội tại; cùng với sự phát triển của lí thuyết tải nhận thức có sự xác định lại thành phần cấu trúc của tải nhận thức, lúc này tổng tải nhận thức bằng tải ngoại lai, tải nội tại và tải nhận thức lƣợc đồ [55][67][68][83]. Những đóng góp vào sự phát triển lí thuyết tải nhận thức phải kể đến các nghiên cứu và thực nghiệm để tìm ra các hiệu ứng tải nhận thức nhƣ: Sweller và Levine (1982) đã báo cáo về hiệu ứng không mục tiêu [64]; hiệu ứng ví dụ đã làm đƣợc Sweller và Cooper báo cáo lần đầu tiên năm 1985 trong lĩnh vực đại số [65]; hiệu ứng hoàn thành vấn đề đƣợc trình bày trong nghiên cứu của Van Merriënboer và Krammer (1987), nhóm tác giả đã đề xuất việc sử dụng các giải pháp hoàn thành vấn đề trong lĩnh vực nhập môn lập trình máy tính [60]; Tarmizi và Sweller đã báo cáo trong nghiên cứu của mính năm 1988 về hiệu ứng phân chia sự chú ý, Ayres và Sweller (2014) đã cung cấp một đánh giá về hiệu ứng phân chia sự chú ý đối với tải nhận thức [82]; hiệu ứng dƣ thừa đƣợc công bố trong báo cáo của Chandler và Sweller (1991), khi nguồn thông tin có thể trính bày để tác động một kênh cảm giác ƣu việt hơn hai kênh cảm giác để tránh gây quá tải [77]; hiệu ứng tƣơng tác phần tử phức hợp đƣợc Sweller công bố năm 1994, hiệu ứng tải nhận thức đƣợc tìm thấy đối với tài liệu có mức tƣơng tác thành tố cao thƣờng không đƣợc tìm thấy đối với tài liệu có mức tƣơng tác thành tố thấp. Trên thực tế, lí thuyết tải nhận thức chỉ phù hợp với việc học phức tạp [67]; tiếp tục trong nghiên cứu của mình Paas 11 và van Merriënboer (1994a) đƣa ra hiệu ứng biến đổi, một phƣơng pháp tải nhận thức trong dạy hình học, đó là thay thế một loạt các nhiệm vụ có các đặc điểm bề mặt tƣơng tự bằng một loạt các nhiệm vụ khác nhau trên tất cả các chiều khác nhau trong thế giới thực [56]; Mousavi và cộng sự (1995) là ngƣời đầu tiên kiểm tra hiệu ứng phƣơng thức trong dạy hình học; nhóm nghiên cứu trình bày biện pháp giảm tải nhận thức bằng cách tích hợp một sơ đồ với văn bản viết hoặc với lời nói.
