Pamięć robocza odgrywa kluczową rolę w procesie uczenia się, wpływając na zdolność przetwarzania i zrozumienia nowych informacji. W tym artykule przyjrzymy się bliżej temu, czym jest pamięć operacyjna (robocza), jakie są jej ograniczenia i jak współpracuje z pamięcią długotrwałą. Zrozumienie tych zagadnień może pomóc w opracowywaniu bardziej efektywnych strategii uczenia się, zarówno dla uczniów, jak i nauczycieli.
Pamięć operacyjna, znana również jako pamięć robocza, jest systemem umożliwiającym przechowywanie i manipulowanie informacjami przez krótki czas. Odgrywa ona kluczowe funkcje w procesie nauki, takie jak utrzymanie informacji w umyśle podczas rozwiązywania zadania, czytania, słuchania, czy prowadzenia rozmów. Właściwe zrozumienie sposobu działania i ograniczeń pamięci operacyjnej może pomóc w opracowaniu skutecznych strategii nauki, które pozwolą lepiej wykorzystać nasze zdolności poznawcze.
Podstawy pamięci roboczej
1. Niektórzy psychologowie poznawczy preferują termin „pamięć operacyjna” zamiast „pamięci krótkotrwałej”, akcentując w ten sposób jej funkcjonalny charakter, a nie ograniczenia czasowe. Podczas gdy pamięć krótkotrwała odnosi się głównie do krótkotrwałego przechowywania informacji, pamięć operacyjna jest rozumiana jako system zarówno przechowujący, jak i umożliwiający manipulację informacjami. Inni badacze rozróżniają pomiędzy tymi pojęciami: pojęcie „pamięci krótkotrwałej” odnoszą do prostego, krótkotrwałego przechowywania informacji, natomiast „pamięć operacyjna” traktują jako bardziej złożony system, który obejmuje zarówno przechowywanie, jak i aktywną manipulację informacjami w celu wykonania określonych zadań poznawczych.
2. Pamięć robocza można przyrównać do bycia umysłowo 'online’ – stanowi ona tymczasową przestrzeń roboczą, w której aktywnie manipulujemy i przetwarzamy informacje. Jest to nie tylko miejsce przechowywania danych, ale również platforma do ich analizy, syntezowania i stosowania w różnych zadaniach poznawczych, takich jak rozwiązywanie problemów, planowanie, rozumowanie, a także zrozumienie i tworzenie języka.
3. Nie wydaje się, aby istniało jedno fizyczne miejsce w mózgu odpowiedzialne za funkcjonowanie pamięci roboczej. Pamięć robocza jest raczej rozproszonym systemem obejmującym wiele obszarów mózgu. Obejmuje to na przykład:
- Kora przedczołowa: Jest to obszar związany z planowaniem, organizacją i wykonawczymi funkcjami poznawczymi. Odgrywa kluczową rolę w utrzymywaniu i manipulowaniu informacjami w pamięci roboczej, co jest niezbędne do rozwiązywania problemów i podejmowania decyzji.
- Kora ciemieniowa: Ta część mózgu jest istotna dla przetwarzania informacji przestrzennych i wzrokowych, co jest kluczowe dla funkcjonowania pamięci roboczej, zwłaszcza gdy chodzi o manipulowanie i przechowywanie wizualnych i przestrzennych informacji.
- Kora skroniowa: Uczestniczy w przetwarzaniu i przechowywaniu informacji słuchowych i językowych, co ma znaczenie dla zadani związanych z pamięcią roboczą, takich jak rozumienie i generowanie mowy.
- Ciała migdałowate i inne struktury układu limbicznego: Są one ważne w kontekście emocjonalnym przetwarzania informacji, co może wpływać na działanie pamięci roboczej, szczególnie w sytuacjach stresowych lub wymagających regulacji emocjonalnej.
- Twór siatkowaty: Jest to struktura odpowiedzialna za utrzymywanie stanu czujności i koncentracji, co jest niezbędne dla efektywnego funkcjonowania pamięci roboczej.
Pojemność pamięci roboczej
4. Pamięć robocza charakteryzuje się ograniczoną pojemnością; według badań, może przetwarzać zazwyczaj od 3 do 4 elementów nowych informacji jednocześnie. Jednakże, jej zdolność do przetwarzania może być zwiększona poprzez proces zwany ’chunking’, który polega na grupowaniu pojedynczych elementów informacji w większe, spójne jednostki, co umożliwia efektywniejsze wykorzystanie dostępnej przestrzeni pamięciowej.
5. Ponieważ procesy uczenia się często wymagają przyswajania nowych informacji, ograniczona pojemność pamięci roboczej sprawia, że wielu osobom trudno jest przyswoić więcej niż około czterech do pięciu elementów informacji jednocześnie. Aby zwiększyć efektywność uczenia się, można stosować techniki takie jak grupowanie lub wiązanie nowych informacji z już istniejącą wiedzą, co pozwala na lepsze wykorzystanie dostępnych zasobów pamięciowych.
6.Pojemność pamięci roboczej jest zależna nie tylko od liczby elementów lub fragmentów, ale również od ich kategorii i cech charakterystycznych. Na przykład, zazwyczaj jesteśmy w stanie przechowywać w pamięci roboczej więcej cyfr niż liter, co może wynikać z większej znajomości i regularności cyfr. Dodatkowo, łatwiej zapamiętujemy krótkie słowa niż długie, co wiąże się z mniejszym obciążeniem pamięci roboczej. Ta zdolność do przechowywania różnych rodzajów informacji w pamięci roboczej może być również modyfikowana przez doświadczenie i trening, co wskazuje na pewną plastyczność tej formy pamięci.
7. Ograniczenia pamięci roboczej stają się mniej znaczące, gdy pracujemy z informacjami, które są zakorzenione w pamięci długotrwałej – miejscu trwałego przechowywania danych. Badacze teoretyzują, że w pamięci długotrwałej organizujemy informacje w schematach, które są wyższego rzędu strukturami zawierającymi wiele powiązanych elementów. Te schematy ułatwiają rozumienie i przetwarzanie informacji, pomagając zmniejszyć obciążenie pamięci roboczej poprzez umożliwienie szybkiego dostępu do złożonych zestawów danych, co ułatwia ich wykorzystanie w procesie myślenia i uczenia się
Czas trwania pamięci roboczej
8. Nowe informacje przechowywane w pamięci roboczej są tymczasowe; mogą one zostać przeniesione i zakodowane w pamięci długotrwałej, co umożliwia ich trwałe zachowanie, lub mogą ulec zanikowi bądź zostać zastąpione przez nowe dane, jeśli nie zostaną odpowiednio przetworzone lub powtórzone. Proces ten jest kluczowy dla uczenia się i zapamiętywania, gdyż decyduje, które informacje są zachowywane długoterminowo, a które szybko zanikają.
9. Jeśli informacje w pamięci roboczej nie są aktywnie przetwarzane ani nie są utrwalane, zazwyczaj mają one krótki czas trwania, wynoszący średnio około 10-15 sekund (Goldstein, 2010).Po upływie tego czasu, bez odpowiedniego przetwarzania lub powtórzenia, informacje te zwykle zanikają lub są zastępowane przez nowe dane.
10. Podobnie jak w przypadku pojemności, utrzymanie informacji w pamięci roboczej przez dłuższy czas wymaga wysiłku umysłowego i może również powodować przeciążenie poznawcze.
Interakcje z pamięcią długotrwałą
11. Istnieje ciągła wymiana informacji między pamięcią długotrwałą a pamięcią roboczą, obejmująca zarówno proces pobierania informacji z pamięci długotrwałej do pamięci roboczej, jak i proces kodowania i przekazywania nowych informacji z pamięci roboczej do pamięci długotrwałej. Ta dwukierunkowa interakcja jest kluczowa dla funkcjonowania poznawczego, umożliwiając zarówno przypominanie sobie wcześniej nabytych wiedzy i umiejętności, jak i tworzenie nowych wspomnień.
12. Informacje są pobierane z pamięci długotrwałej do pamięci roboczej w celu przetwarzania i zrozumienia nowych informacji, co pozwala na integrację nowo nabytych danych z już istniejącą wiedzą, ułatwiając uczenie się, rozumowanie oraz podejmowanie decyzji.
13. Informacje, na które zwracamy uwagę i które łączymy z tym, co już wiemy, są zapisywane w pamięci długotrwałej, dzięki czemu możemy je sobie później łatwo przypomnieć.
Indywidualne różnice
14. Bieżące badania pokazują, że istnieją indywidualne różnice w pojemności pamięci roboczej i mogą one tłumaczyć różnice w sprawności i szybkości wykonywania zadań związanych z przetwarzaniem informacji, takich jak czytanie i robienie notatek.
15. W badaniach nad rozwojem dzieci, te, które mają trudności z przechowywaniem informacji przez krótkie okresy czasu (czyli z problemami z pamięcią roboczą), często napotykają również trudności w rozwoju umiejętności czytania i pisania.
16. Wiek i poziom wiedzy jednostki prawdopodobnie wpływają na różnice w działaniu pamięci roboczej. Na przykład, stosowanie pewnych strategii ułatwiających uczenie się może być pomocne dla początkujących, którzy dopiero kształtują swoje umiejętności, ale może okazać się mniej efektywne lub nawet szkodliwe dla ekspertów, którzy posiadają już rozbudowane schematy w pamięci długotrwałej.
Obciążenie poznawcze
17. Obciążenie poznawcze odnosi się do wymagań, jakie są stawiane pamięci roboczej w zakresie przechowywania i przetwarzania informacji, oraz do wpływu tych wymagań na zdolność jednostki do efektywnego wykonania zadań poznawczych.
18. Istnieją trzy rodzaje obciążeń poznawczych:
- Obciążenie poznawcze wewnętrzne (intrinsic cognitive load): To obciążenie wynika z złożoności samego materiału lub zadania edukacyjnego. Jest to nieodłączny aspekt uczenia się, który zależy od poziomu trudności i charakteru informacji, które mają być przyswojone.
- Obciążenie poznawcze zewnętrzne (extraneous cognitive load): Jest to obciążenie spowodowane przez sposób prezentacji informacji lub format instrukcji. Występuje, gdy materiał dydaktyczny jest przedstawiony w sposób nieefektywny lub niejasny, co niepotrzebnie komplikuje proces uczenia się.
- Obciążenie poznawcze relewantne (germane cognitive load): Dotyczy wysiłku umysłowego, który jest inwestowany w procesy, takie jak tworzenie i automatyzacja schematów poznawczych, które są niezbędne dla głębszego przyswajania i zrozumienia materiału.
19. Teoria obciążenia poznawczego sugeruje, że tradycyjne metody nauczania mogą przeciążać pamięć roboczą uczniów, gdyż często nie biorą one pod uwagę zarówno obciążenia wewnętrznego, jak i zewnętrznego. Projektanci instrukcji i nauczyciele mogą ułatwić proces uczenia się poprzez świadome zarządzanie tymi obciążeniami, dostosowując sposób prezentacji materiału i jego złożoność, aby optymalizować efektywność procesu edukacyjnego.
20. Obciążenie relewantne (germane cognitive load) odnosi się do wysiłku umysłowego, który uczniowie wkładają w zdobywanie nowej wiedzy, wymagając od nich aktywnego przetwarzania poznawczego w celu konstruowania i automatyzacji schematów poznawczych. Zwiększenie tego rodzaju obciążenia poznawczego jest pożądane, ponieważ może efektywnie wspierać proces uczenia się, prowadząc do głębszego przyswajania i zrozumienia materiału.
Podsumowanie
Pamięć robocza, czasami utożsamiana z pamięcią krótkotrwałą, jest dynamicznym systemem pozwalającym na przechowywanie i manipulację informacjami. Charakteryzuje się ona ograniczoną pojemnością i krótkim czasem trwania, co może utrudniać przyswajanie dużej ilości nowych informacji jednocześnie.
Kluczowym aspektem pamięci roboczej jest jej interakcja z pamięcią długotrwałą. Istnieje ciągła wymiana informacji pomiędzy tymi dwiema strukturami, umożliwiając zrozumienie nowych danych i integrację ich z posiadającą się wiedzą. Badania wykazują także, że istnieją indywidualne różnice w pojemności pamięci roboczej, co może wpływać na wyniki w zadaniach związanych z przetwarzaniem informacji.
Obciążenie poznawcze, odnoszące się do wymagań stawianych pamięci roboczej, jest jednym z ważnych zagadnień w kontekście pamięci roboczej. Teoria obciążenia poznawczego podkreśla, że uwzględnienie różnych rodzajów obciążeń – wewnętrznego, zewnętrznego i relewantnego – może znacząco ułatwić proces uczenia się.
Hej! Chcesz poszerzyć swoją wiedzę na temat działania pamięci operacyjnej ( roboczej) ?
Zestaw „Pamięć człowieka” to kompleksowy pakiet materiałów edukacyjnych kompleksowo zgłębiających zagadnienia ludzkiej pamięci.
Zawiera cztery tematyczne mini e-booki:
„Pamięć człowieka – najważniejsze funkcje” omawia kluczowe systemy pamięciowe i ich role w codziennym funkcjonowaniu.
„Pamięć robocza (operacyjna)” zgłębia strukturę i mechanizmy przetwarzania informacji w pamięci krótkotrwałej.
„Pamięć długotrwała” szczegółowo analizuje przechowywanie, konsolidację i odtwarzanie wspomnień i wiedzy.
„Poprawa pamięci” prezentuje praktyczne metody i techniki usprawniania zdolności zapamiętywania.
Każdy mini e-book jest wzbogacony o przejrzystą mapę myśli wizualizującą i porządkującą omawiane koncepcje.
To kompleksowe kompendium niezbędne dla studentów psychologii, kognitywistyki, nauczycieli oraz każdego zainteresowanego zrozumieniem fascynujących procesów ludzkiej pamięci. Pozwala dogłębnie zgłębić mechanizmy leżące u podstaw kodowania, przechowywania i wydobywania informacji.
Źródła:
- E. Bruce Goldstein. Cognitive Psychology: Connecting Mind, Research and Everyday Experience. Wadsworth Publishing, 2010
- Patricia L. Smith and Tillman J Ragan. Instructional Design, Wiley, 2004.
- Tamara van Gog et. al., Instructional Design for Advanced Learners. ETR&D, Vol. 53, No. 3, 2005, pp. 73–81.
- Wolfgang Schnotz and Christian Ku?rschner. A Reconsideration of Cognitive Load Theory. Educ Psychol Rev (2007) 19:469–508
