Образовательные анимации: возможности и эффективность обучения

Введение

Анимация, созданная специально для содействия обучению.

Образовательная анимация – это анимация, созданная специально для содействия обучению. Она связана с образовательными технологиями, поскольку поддерживает преподавание и обучение посредством использования технологических инструментов для облегчения процесса обучения и повышения результативности.

Предыстория

Популярность использования анимации для помощи учащимся в понимании и запоминании информации значительно возросла с появлением мощных компьютеров, ориентированных на графику. Эта технология позволяет создавать анимацию гораздо проще и дешевле, чем раньше. Ранее традиционная анимация требовала специализированных и трудоемких техник, которые были как времязатратными, так и дорогими. В отличие от этого, сейчас существует программное обеспечение, которое позволяет отдельным преподавателям самостоятельно создавать анимацию, не нуждаясь в специальных знаниях. Учителя больше не ограничены использованием статической графики, а могут легко преобразовывать ее в образовательные анимации.

Анимация для образования

Педагоги с энтузиазмом осваивают возможности, которые компьютерная анимация предоставляет для визуализации динамического контента. Например, в PowerPoint теперь есть простой в использовании инструмент анимации, который при умелом применении позволяет создавать весьма эффективные обучающие анимации. Поскольку анимация способна наглядно демонстрировать изменения во времени (временные изменения), она представляется идеально подходящей для обучения процессам и процедурам. При использовании для представления динамического контента, анимация может отражать как изменения в положении (смещение), так и изменения в форме (трансформацию), которые являются основополагающими для усвоения данного типа материала. В отличие от статических изображений, анимация показывает временные изменения непосредственно (а не косвенно, с помощью дополнительных обозначений, таких как стрелки и линии движения). Использование анимации вместо статической графики избавляет от необходимости в этих дополнительных элементах, делая отображаемую информацию не только проще и менее перегруженной, но и более яркой, привлекательной и интуитивно понятной. Кроме того, учащемуся не требуется интерпретировать вспомогательные обозначения и пытаться вывести на их основе суть происходящих изменений. Такая интерпретация и выводы могут потребовать уровня навыков визуальной грамотности, которым учащийся не обладает. При использовании анимированных изображений информация об изменениях доступна для непосредственного восприятия с экрана, без необходимости самостоятельной мысленной визуализации. Это, конечно, некоторое преувеличение, но это скорее как испытать поцелуй, чем прочитать о нём. Данные исследований об образовательной эффективности анимации неоднозначны. Различные исследования сравнивали эффективность обучения с использованием статических и анимированных изображений в различных предметных областях. В то время как некоторые исследования показали положительное влияние анимации на усвоение материала, другие не выявили никакого эффекта или даже обнаружили отрицательный. Некоторые предполагают, что эффективность зависит от того, как характеристики анимации воздействуют на психологические процессы обучающегося. В целом можно заключить, что анимация не является изначально более эффективной, чем статическая графика. Скорее, ключевую роль в её влиянии на обучение играют конкретные характеристики отдельных анимаций и способы их использования.

Educators are enthusiastically taking up the opportunities that computer animation offers for depicting dynamic content. For example, PowerPoint now has an easy to use animation facility that, in the right hands, can produce very effective educational animations. Because animations can explicitly depict changes over time (temporal changes), they seem ideally suited to the teaching of processes and procedures. When used to present dynamic content, animations can mirror both the changes in position (translation), and the changes in form (transformation) that are fundamental to learning this type of subject matter. In contrast with static pictures, animations can show temporal change directly (rather than having to indicate it indirectly using auxiliary markings such as arrows and motion lines). Using animations instead of static graphics removes the need for these added markings so that displays can be not only simpler and less cluttered, but also more vivid, engaging, and more intuitively comprehended. In addition, the learner does not have to interpret the auxiliary markings and try to infer the changes that they summarise. Such interpretation and inference may demand a level of graphicacy skills that the learner does not possess. With animated depictions, information about the changes involved is available to be read straight from the display without the learner needing to perform mental animation. It's a bit of an exaggeration, but it's more like being kissed instead of reading about a kiss. Research evidence about the educational effectiveness of animations is mixed. Various investigations have compared the educational effectiveness of static and animated displays across a number of content domains. While there have been some findings that show positive effects of animations on learning, other studies have found no effects or even negative effects. Some propose that the efficacy depends on the way the animation characteristics engages the psychological functioning of the learner. In general, it can be concluded that animations are not intrinsically more effective than static graphics. Rather, the particular characteristics of individual animations and how they are used to play a key role in the effects that they have on learning.

Анимация способствует ускорению процесса обучения?

Хорошо продуманные анимации могут помочь учащимся учиться быстрее и легче. Они также являются отличным подспорьем для учителей при объяснении сложных тем. Сложность тем может возникать из-за использования математики или необходимости воображения. Например, электрический ток невидимый. Принцип работы электрических цепей поначалу трудно понять студентам. С помощью компьютерной анимации обучение и преподавание могут стать проще, быстрее и увлекательнее. По мнению В. М. Уильямсона и М. Р. Абрахама, анимация помогает учащимся учиться двумя способами: она способствует формированию ментальных представлений о понятиях, явлениях и процессах, а также упрощает сложные когнитивные процессы (например, абстрагирование и воображение).

Эффективность образования

Анимация может оказаться неэффективной в обучении, если целевая аудитория не способна адекватно воспринимать представленную информацию. Например, при изучении сложного материала обучающиеся могут быть перегружены анимированными презентациями. Это связано с ролью зрительного восприятия и когнитивных процессов в обработке информации человеком. Человеческие системы восприятия и познания имеют ограниченные возможности по обработке информации. Если эти возможности превышены, процесс обучения может быть затруднен. Например, скорость подачи информации в анимации может превышать скорость, с которой обучающийся способен ее эффективно усвоить. Сопровождающая анимация (демонстрирующая работу насосной системы) проблематична именно по этой причине. Однако решение очевидно: замедлить анимацию и дополнить ее текстовым пояснением. Улучшить обучение вряд ли удастся простой заменой статической графики на анимацию, но возможно при сопровождении анимации текстовым описанием. Другое предложение по решению подобных проблем – предоставить пользователю возможность управлять воспроизведением анимации. Анимация с пользовательским управлением позволяет обучающимся настраивать параметры, такие как скорость и направление воспроизведения, отображение надписей и аудиокомментариев, в соответствии со своими потребностями.

Перцептивная значимость против тематической актуальности

Сложность предмета может быть не единственной причиной трудностей, с которыми учащиеся иногда сталкиваются при работе с анимацией. Похоже, что проблемы могут возникать также из-за перцептивных эффектов подобных презентаций. В плохо спроектированной анимации информация, которую учащиеся замечают в первую очередь, может оказаться не самой важной. И наоборот, относительно незаметная информация может быть очень значимой. Очевидно, что воспринимаемость информации не всегда соответствует ее реальной важности для решаемой учебной задачи. Элементы анимированного изображения, наиболее бросающиеся в глаза из-за контраста с остальным изображением, не всегда являются оптимальными для привлечения внимания учащихся. Иными словами, может наблюдаться несоответствие между перцептивной заметностью элемента и его смысловой значимостью, и для его устранения требуется сопроводительный текст. Эта проблема соответствия может возникать как со статической, так и с анимированной графикой. На чисто перцептивном уровне наше внимание, как правило, привлекается к определенным частям статического изображения больше, чем к другим, из-за их визуально-пространственных характеристик. Например, объект, расположенный в центре, относительно крупный, необычной формы и резко контрастирующий по цвету или текстуре, скорее всего, "выделится" на изображении и сразу привлечет наше внимание. Другие элементы изображения могут в результате получать меньше внимания. Хорошо разработанная статическая образовательная графика использует эти перцептивные эффекты, манипулируя характеристиками изображения для направления внимания учащихся на наиболее релевантную информацию. Это помогает обеспечить извлечение учащимся необходимой информации из изображения. В дизайне рассматриваемой анимации эта проблема присутствует. К сожалению, существует множество "образовательных" графических материалов, которые не обеспечивают учащимся достаточной поддержки в этом плане. Разработчикам анимации необходимо учитывать эти моменты.

Complexity of the subject matter may not be the only reason for difficulties that learners sometimes have with animations. It seems that problems can also arise from the perceptual effects of such presentations. In a poorly designed animation, the information that learners notice most readily in the animation may not be the information that is of greatest importance. Conversely, information that is relatively inconspicuous may be very important. Obviously, perceptibility of information does not necessarily correspond with its actual relevance to the learning task to be performed. Features of the animated display that are most conspicuous because of their contrast with the rest of the display are not always the best place for learners to direct their attention. In other words, there can be a poor correspondence between the perceptual salience ('noticeability') of a feature and its thematic relevance, and an accompanying text is needed to correct this. This correspondence problem can occur with both static and animated graphics. On a purely perceptual level, our attention tends to be attracted by some parts of a static display more than by other parts due to their visuospatial properties. For example, an object that is centrally placed, relatively large, unusually shaped, and of a sharply contrasting colour or texture is likely to 'jump out' of the display so that we notice it very easily. Other items in the display may receive correspondingly less attention as a result. Well designed static educational graphics take advantage of these perceptual effects. They manipulate the characteristics of the display in order to direct learner attention to the most relevant information. This helps to ensure that the learner will extract the required information from the display. There is a problem in the design of the animation shown above in this respect. Unfortunately, there are many 'educational' graphics being produced that fail to provide learners with sufficient support of this type. Designers of animation need to take such consideration into account.

Динамический контраст

Проблемы соответствия, возникающие из-за особенностей восприятия дисплея, усугубляются при переходе от статической к анимированной графике. В силу своей динамичности, образовательные анимации создают дополнительные трудности для извлечения информации по сравнению со статической графикой. Определенные аспекты дисплея, изменяющиеся во времени, способны привлекать внимание обучающегося. Если между одним или несколькими элементами дисплея и окружающим пространством существует достаточный динамический контраст, эффект может быть очень сильным с точки зрения восприятия. Похоже, что на базовом уровне наша перцептивная система настроена на обнаружение и отслеживание подобных изменений, независимо от их значимости для изучаемого материала. Как и в случае со статическими дисплеями, обсуждавшимися ранее, элементы, привлекающие внимание (в данном случае благодаря своей динамичности), не обязательно обладают высокой тематической релевантностью для конкретной учебной задачи. Большой оранжевый плавающий объект в сопровождающей анимации гораздо заметнее маленького серого воздушного клапана как из-за своих визуально-пространственных характеристик, так и из-за высокого уровня динамического контраста с остальным изображением. Вводящие в заблуждение эффекты динамического контраста, вероятно, будут особенно проблематичны для обучающихся, не имеющих достаточных предварительных знаний в предметной области, представленной в анимации. Эти обучающиеся могут в значительной степени находиться под влиянием непосредственных перцептивных эффектов анимации и, следовательно, склонны к обработке информации снизу вверх. Например, их внимание в дисплее, скорее всего, будет направлено на элементы с ярко выраженными динамическими характеристиками. В результате существует опасность, что они будут обращать внимание на несущественную информацию лишь потому, что она привлекает внимание. Однако обучающиеся, уже обладающие значительным объемом предметных знаний, вероятно, будут меньше подвержены влиянию только восприятия. Это связано с тем, что их внимание также в значительной степени направляется знанием того, какие аспекты материала наиболее важны (независимо от их заметности). В результате обработка информации на дисплее приобретает более нисходящий характер. В примере с анимацией насосной системы воздушный клапан будет замечен теми, кто уже знаком с насосами в целом, поскольку их существующие знания заставят их искать важные (но визуально незначительные) части механизма.

The correspondence problems due to perceptual characteristics of a display are compounded when we go from a static to an animated graphic. Because of their dynamic character, educational animations introduce a further challenge to information extraction beyond those found with static graphics. Certain aspects of a display that changes over time have the potential to capture learner attention. If there is sufficient dynamic contrast between one or more items in the display and their surroundings, the effect can be very compelling in a perceptual sense. It seems that a fundamental level, our perceptual system is attuned to detect and follow such changes, irrespective of their importance in terms of the subject matter. As with static displays discussed above, items that are perceptually compelling (in this case because of their dynamic character) may not necessarily be of great thematic relevance to the given learning task. The big orange float in the accompanying animation is far more perceptible than the small grey air valve because of both its visuospatial characteristics, and its high level of dynamic contrast with the rest of the display. The misleading effects of the dynamic contrast are likely to be particularly problematic for learners who lack background knowledge in the content domain depicted in an animation. These learners can be largely in the thrall of the animation's raw perceptual effects and so tend to process the presented information in a bottom up manner. For example, their attention within the display is likely to be directed to items that have conspicuous dynamic characteristics. As a result, there is a danger that they will attend to unimportant information merely because it is perceptually compelling. However, learners who already have considerable domain specific background knowledge are likely to be less influenced by perception alone. This is because their attention is also directed to a considerable extent by their knowledge of which aspects of the subject matter are of most relevance (irrespective of their perceptibility). As a result, their processing of information in the display has a more top down character. In the pumping system animation example, the air valve would be noticed by those who are already familiar with pumps in general because their existing background knowledge would put them on the lookout for crucial (but visually insignificant) parts of the mechanism.