Informationsverarbeitungstheorie: Anwendungen für den Unterricht

Prinzipien der Informationsverarbeitung werden zunehmend in schulischen Lernumgebungen angewendet. Die Relevanz der Theorie für die Bildung wird mit zukünftiger Forschung weiter zunehmen. Drei Anwendungsbereiche für den Unterricht, die Prinzipien der Informationsverarbeitung widerspiegeln, sind Advance Organizer, die Lernbedingungen und die kognitive Belastung.

Advance Organizer (vorbereitende Strukturierungshilfen) sind umfassende Aussagen, die zu Beginn des Unterrichts präsentiert werden und dazu beitragen, neues Material mit Vorwissen zu verknüpfen (Mayer, 1984). Organizer lenken die Aufmerksamkeit der Lernenden auf wichtige zu lernende Konzepte, heben Beziehungen zwischen Ideen hervor und verknüpfen neues Material mit dem, was die Schüler wissen (Faw & Waller, 1976). Organizer können auch Karten sein, die mit begleitendem Text gezeigt werden (Verdi & Kulhavy, 2002). Es wird davon ausgegangen, dass die kognitiven Strukturen der Lernenden hierarchisch organisiert sind, so dass umfassende Konzepte untergeordnete subsumieren. Organizer liefern Informationen auf hohen Ebenen in Hierarchien.

Die konzeptionelle Grundlage von Organisatoren leitet sich aus Ausubels Theorie des sinnvollen rezeptiven Lernens (1963, 1968, 1977, 1978; Ausubel & Robinson, 1969) ab. Lernen ist sinnvoll, wenn neues Material in systematischer Beziehung zu relevanten Konzepten im LZS steht; das heißt, neues Material erweitert, modifiziert oder elaboriert Informationen im Gedächtnis. Die Sinnhaftigkeit hängt auch von persönlichen Variablen wie Alter, Hintergrund, sozioökonomischem Status und Bildungshintergrund ab. Frühere Erfahrungen bestimmen, ob Schüler das Lernen als sinnvoll empfinden.

Ausubel befürwortete deduktives Lehren: Allgemeine Ideen werden zuerst gelehrt, gefolgt von spezifischen Punkten. Dies erfordert von den Lehrern, den Schülern zu helfen, Ideen in kleinere, verwandte Punkte zu zerlegen und neue Ideen mit ähnlichen Inhalten im Gedächtnis zu verknüpfen. In informationsverarbeitungstechnischer Hinsicht bestehen die Ziele des Modells darin, propositionale Netzwerke im LZS durch Hinzufügen von Wissen zu erweitern und Verbindungen zwischen Netzwerken herzustellen. Deduktives Lehren funktioniert besser mit älteren Schülern (Luiten, Ames, & Ackerson, 1980).

Advance Organizer bereiten die Bühne für sinnvolles rezeptives Lernen. Organizer können expositorisch oder vergleichend sein. Expository Organizer vermitteln den Schülern neues Wissen, das zum Verständnis der Lektion erforderlich ist. Expository Organizer umfassen Konzeptdefinitionen und Verallgemeinerungen. Konzeptdefinitionen geben das Konzept, ein übergeordnetes Konzept und Merkmale des Konzepts an. Bei der Vorstellung des Konzepts „warmblütiges Tier“ könnte ein Lehrer es definieren (d. h. Tier, dessen interne Körpertemperatur relativ konstant bleibt), es mit übergeordneten Konzepten (Tierreich) in Beziehung setzen und seine Merkmale (Vögel, Säugetiere) angeben. Verallgemeinerungen sind breite Aussagen allgemeiner Prinzipien, aus denen Hypothesen oder spezifische Ideen abgeleitet werden. Eine für das Studium des Geländes geeignete Verallgemeinerung wäre: „Weniger Vegetation wächst in höheren Lagen.“ Lehrer können Beispiele für Verallgemeinerungen präsentieren und die Schüler bitten, sich andere auszudenken.

Vergleichende Organizer führen neues Material ein, indem sie Analogien zu bekanntem Material ziehen. Vergleichende Organizer aktivieren und verknüpfen Netzwerke im LZS. Wenn ein Lehrer den Schülern, die Kommunikationssysteme studiert haben, eine Einheit über das Kreislaufsystem des Körpers gibt, könnte der Lehrer die Kreislauf- und Kommunikationssysteme mit relevanten Konzepten wie Quelle, Medium und Ziel in Beziehung setzen. Damit vergleichende Organizer wirksam sind, müssen die Schüler ein gutes Verständnis des Materials haben, das als Grundlage für die Analogie verwendet wird. Die Lernenden müssen die Analogie auch leicht erkennen. Schwierigkeiten beim Erkennen analoger Beziehungen behindern das Lernen.

Es gibt Hinweise darauf, dass Organizer das Lernen und den Transfer fördern (Ausubel, 1978; Faw & Waller, 1976; Mautone & Mayer, 2007). Karten sind effektive Organizer und eignen sich gut für die Einbindung in den Unterricht über Technologie (Verdi & Kulhavy, 2002). Mayer (1979) berichtete über Forschungsergebnisse mit College-Studenten, die keine Erfahrung mit Computerprogrammierung hatten. Die Studenten erhielten Programmiermaterialien zum Studium; eine Gruppe erhielt ein konzeptionelles Modell als Organizer, während die andere Gruppe die gleichen Materialien ohne das Modell erhielt. Die Advance-Organizer-Gruppe schnitt bei Nachtestaufgaben, die einen Transfer auf Aufgaben erforderten, die sich von denen im Unterrichtsmaterial unterschieden, besser ab. Organizer können den Schülern helfen, neues Material mit einem breiteren Spektrum an Erfahrungen in Beziehung zu setzen, was den Transfer erleichtert.

Eine der bekanntesten Instruktionstheorien, die auf kognitiven Prinzipien basiert, wurde von Robert Gagné (1985) formuliert. Diese Theorie umfasst die Lernbedingungen oder die Umstände, die vorherrschen, wenn Lernen stattfindet (Ertmer, Driscoll & Wager, 2003). Zwei Schritte sind entscheidend. Der erste Schritt ist die Spezifizierung des Typs des Lernergebnisses; Gagné identifizierte fünf Haupttypen (die später besprochen werden). Der zweite Schritt ist die Bestimmung der Lernereignisse oder der Faktoren, die einen Unterschied in der Instruktion bewirken.

Lernergebnisse

Gagné (1984) identifizierte fünf Arten von Lernergebnissen: intellektuelle Fähigkeiten, verbale Informationen, kognitive Strategien, motorische Fähigkeiten und Einstellungen (Tabelle 'Lernergebnisse in Gagnés Theorie.').

Intellektuelle Fähigkeiten umfassen Regeln, Prozeduren und Konzepte. Sie sind Formen des prozeduralen Wissens oder der Produktionen. Diese Art von Wissen wird beim Sprechen, Schreiben, Lesen, Lösen mathematischer Probleme und Anwenden wissenschaftlicher Prinzipien auf Probleme eingesetzt.

Verbale Informationen oder deklaratives Wissen ist Wissen darüber, dass etwas der Fall ist. Verbale Informationen umfassen Fakten oder sinnvoll verbundene Prosa, die wörtlich abgerufen werden (z. B. Wörter zu einem Gedicht oder die „Star Spangled Banner“). Schemata sind Formen verbaler Informationen.

Kognitive Strategien sind exekutive Kontrollprozesse. Sie umfassen Informationsverarbeitungsfähigkeiten wie das Beachten neuer Informationen, das Entscheiden, Informationen zu wiederholen, zu elaborieren, LTM-Abrufstrategien zu verwenden und Problemlösungsstrategien anzuwenden.

Motorische Fähigkeiten werden durch allmähliche Verbesserungen der Qualität (Geschmeidigkeit, Timing) von Bewegungen entwickelt, die durch Übung erreicht werden. Während intellektuelle Fähigkeiten abrupt erworben werden können, entwickeln sich motorische Fähigkeiten allmählich mit fortgesetzter, gezielter Übung (Ericsson et al., 1993). Die Übungsbedingungen sind unterschiedlich: Intellektuelle Fähigkeiten werden mit verschiedenen Beispielen geübt; das Üben motorischer Fähigkeiten beinhaltet die Wiederholung derselben Muskelbewegungen.

Einstellungen sind interne Überzeugungen, die Handlungen beeinflussen und Merkmale wie Großzügigkeit, Ehrlichkeit und Engagement für ein gesundes Leben widerspiegeln. Lehrer können Bedingungen für das Erlernen intellektueller Fähigkeiten, verbaler Informationen, kognitiver Strategien und motorischer Fähigkeiten schaffen, aber Einstellungen werden indirekt durch Erfahrungen und die Konfrontation mit lebenden und symbolischen (im Fernsehen übertragenen, auf Video aufgezeichneten) Modellen erlernt.

Lernereignisse

Die fünf Arten von Lernergebnissen unterscheiden sich in ihren Bedingungen. Interne Bedingungen sind erforderliche Fähigkeiten und kognitive Verarbeitungsanforderungen; externe Bedingungen sind Umweltreize, die die kognitiven Prozesse des Lernenden unterstützen. Man muss beide Arten von Bedingungen bei der Gestaltung des Unterrichts so vollständig wie möglich spezifizieren.

Interne Bedingungen sind die aktuellen Fähigkeiten der Lernenden, die im LTM als Wissen gespeichert sind. Unterrichtshinweise von Lehrern und Materialien aktivieren relevantes LTM-Wissen (Gagné & Glaser, 1987). Die externen Bedingungen unterscheiden sich in Abhängigkeit vom Lernergebnis und den internen Bedingungen. Um den Schülern eine Klassenregel beizubringen, könnte ein Lehrer sie über die Regel informieren und sie visuell darstellen. Um den Schülern eine Strategie zur Überprüfung ihres Verständnisses beizubringen, könnte ein Lehrer die Strategie demonstrieren und den Schülern Übung und Feedback zu ihrer Wirksamkeit geben. Geübte Leser werden anders unterrichtet als solche mit Dekodierungsproblemen. Jede Phase des Unterrichts kann in Abhängigkeit von den Lernergebnissen und den internen Bedingungen geändert werden.

Lernhierarchien

Lernhierarchien sind organisierte Mengen intellektueller Fähigkeiten. Das höchste Element in einer Hierarchie ist die Zielfertigkeit. Um eine Hierarchie zu entwickeln, beginnt man oben und fragt, welche Fähigkeiten der Lernende vor dem Erlernen der Zielfertigkeit ausführen muss oder welche Fähigkeiten unmittelbare Voraussetzungen für die Zielfertigkeit sind. Dann stellt man die gleiche Frage für jede erforderliche Fähigkeit und setzt die Hierarchie so lange fort, bis man zu den Fähigkeiten gelangt, die der Lernende jetzt ausführen kann (Dick & Carey, 1985; Merrill, 1987).

Hierarchien sind keine lineare Reihenfolge von Fähigkeiten. Man muss oft zwei oder mehr erforderliche Fähigkeiten anwenden, um eine Fähigkeit höherer Ordnung zu erlernen, wobei keine der Voraussetzungen von der anderen abhängt. Auch sind Fähigkeiten höherer Ordnung nicht unbedingt schwieriger zu erlernen als solche niedrigerer Ordnung. Einige Voraussetzungen können schwierig zu erwerben sein; sobald die Lernenden die Fähigkeiten niedrigerer Ordnung beherrschen, kann das Erlernen einer Fähigkeit höherer Ordnung einfacher erscheinen.

Lernphasen

Unterricht ist eine Reihe externer Ereignisse, die dazu dienen, interne Lernprozesse zu erleichtern. Tabelle 'Gagnés Phasen des Lernens' zeigt die neun Phasen des Lernens, die in die drei Kategorien unterteilt sind (Gagné, 1985).

Die Vorbereitung auf das Lernen umfasst einleitende Lernaktivitäten. Während der Aufmerksamkeitsphase konzentrieren sich die Lernenden auf Reize, die für das zu erlernende Material relevant sind (Audiovisuelles, schriftliche Materialien, von Lehrern vorgelebte Verhaltensweisen). Die Erwartung des Lernenden orientiert den Lernenden auf das Ziel (eine motorische Fähigkeit erlernen, Brüche reduzieren lernen). Während des Abrufs relevanter Informationen aus dem LTM aktivieren die Lernenden die für das untersuchte Thema relevanten Teile (Gagné & Dick, 1983).

Die Hauptphasen des Lernens sind Erwerb und Leistung. Selektive Wahrnehmung bedeutet, dass die sensorischen Register relevante Reizmerkmale erkennen und sie an das WM übertragen. Semantische Kodierung ist der Prozess, bei dem neues Wissen in das LTM übertragen wird. Während des Abrufs und der Reaktion rufen die Lernenden neue Informationen aus dem Gedächtnis ab und geben eine Antwort, die das Lernen demonstriert. Verstärkung bezieht sich auf Feedback, das die Richtigkeit der Antwort eines Schülers bestätigt und bei Bedarf korrigierende Informationen liefert.

Die Phasen des Lerntransfers umfassen Abrufsignale und Generalisierbarkeit. Beim Abrufsignal erhalten die Lernenden Hinweise, die signalisieren, dass früheres Wissen in dieser Situation anwendbar ist. Beim Lösen von Textaufgaben könnte ein Mathematiklehrer die Lernenden beispielsweise darüber informieren, dass ihr Wissen über rechtwinklige Dreiecke anwendbar ist. Die Generalisierbarkeit wird verbessert, indem den Lernenden die Möglichkeit gegeben wird, Fähigkeiten mit unterschiedlichen Inhalten und unter unterschiedlichen Umständen zu üben (z. B. Hausaufgaben, wiederholte Übungseinheiten).

Diese neun Phasen sind gleichermaßen für die fünf Arten von Lernergebnissen anwendbar. Gagné und Briggs (1979) spezifizierten Arten von Unterrichtsereignissen, die jede Phase begleiten könnten (Tabelle 'Unterrichtsereignisse, die die Lernphasen begleiten (Gagné)'). Unterrichtsereignisse, die jede Phase verbessern, hängen von der Art des Ergebnisses ab. Der Unterricht verläuft für intellektuelle Fähigkeiten anders als für verbale Informationen.

Ein Problem ist, dass die Entwicklung von Lernhierarchien schwierig und zeitaufwendig sein kann. Der Prozess erfordert Fachwissen im Inhaltsbereich, um die aufeinanderfolgenden erforderlichen Fähigkeiten zu bestimmen – den Umfang und die Reihenfolge des Unterrichts. Selbst eine scheinbar einfache Fähigkeit kann eine komplexe Hierarchie aufweisen, wenn die Lernenden mehrere Voraussetzungen beherrschen müssen. Für diejenigen Fähigkeiten mit weniger gut definierten Strukturen (z. B. kreatives Schreiben) kann die Entwicklung einer Hierarchie schwierig sein. Ein weiteres Problem ist, dass das System wenig Kontrolle durch den Lernenden ermöglicht, da es vorschreibt, wie die Lernenden vorgehen sollen. Ungeachtet dieser Probleme bietet die Theorie solide Vorschläge für die Anwendung von Prinzipien der Informationsverarbeitung auf die Gestaltung des Unterrichts (Ertmer et al., 2003).

Das Informationsverarbeitungssystem kann nur eine bestimmte Menge an Verarbeitung auf einmal bewältigen. Wenn zu viele Reize gleichzeitig einwirken, werden Beobachter viele davon aufgrund ihrer begrenzten Aufmerksamkeitskapazität verpassen. Die Kapazität des Arbeitsgedächtnisses (WM) ist begrenzt. Da die Informationsverarbeitung Zeit benötigt und mehrere kognitive Prozesse umfasst, kann zu einem bestimmten Zeitpunkt nur eine begrenzte Menge an Informationen im WM gehalten, ins Langzeitgedächtnis (LTM) übertragen, wiederholt usw. werden.

Die Cognitive-Load-Theorie berücksichtigt diese Verarbeitungsgrenzen bei der Gestaltung des Unterrichts (DeLeeuw & Mayer, 2008; Schnotz & Kürschner, 2007; Sweller, van Merriënboer, & Pass, 1998). Kognitive Belastung oder die Anforderungen an das Informationsverarbeitungssystem können zwei Arten sein. Intrinsische kognitive Belastung hängt von den unveränderlichen Eigenschaften der zu lernenden Informationen ab und wird nur dann verringert, wenn Lernende ein effektives kognitives Schema erwerben, um mit den Informationen umzugehen. Extrinsische kognitive Belastung wird durch die Art und Weise verursacht, wie das Material präsentiert wird oder die Aktivitäten, die vom Lernenden verlangt werden (Bruning et al., 2004). Zum Beispiel ist beim Erlernen wichtiger trigonometrischer Beziehungen (z. B. Sinus, Tangens) eine gewisse kognitive Belastung (intrinsisch) im zu lernenden Material inhärent, nämlich die Entwicklung von Wissen über die Verhältnisse der Seiten eines rechtwinkligen Dreiecks. Wie das Material gelehrt wird, beeinflusst die extrinsische kognitive Belastung. Lehrer, die klare Präsentationen geben, tragen dazu bei, die extrinsische kognitive Belastung zu minimieren, während diejenigen, die diese Konzepte schlecht erklären, die extrinsische Belastung erhöhen.

In ähnlicher Weise unterschieden Mayer und Moreno (2003) drei Arten von kognitiven Anforderungen. Essentielle Verarbeitung bezieht sich auf kognitive Prozesse, die notwendig sind, um das Material zu verstehen (ähnlich der intrinsischen Belastung). Inzidentelle Verarbeitung bezieht sich auf Verarbeitung, die nicht notwendig ist, um zu lernen, aber dazu beitragen kann, das Verständnis zu erhöhen. Repräsentationales Halten bezeichnet das vorübergehende Halten von Informationen im Gedächtnis, während andere Informationen verarbeitet werden. Mayer und Moreno schlugen vor, dass Lernen am besten voranschreitet, wenn Lernende ihre Ressourcen auf die essentielle Verarbeitung konzentrieren können und wenig oder keine Ressourcen auf die anderen Arten.

Eine Schlüsselidee ist, dass Lehrmethoden die extrane kognitive Belastung verringern sollten, sodass bestehende Ressourcen dem Lernen gewidmet werden können (van Merriënboer & Sweller, 2005). Der Einsatz von Scaffolding sollte von Vorteil sein (van Merriënboer, Kirschner, & Kester, 2003). Anfangs hilft das Scaffolding den Lernenden, Fähigkeiten zu erwerben, die sie ohne die Unterstützung wahrscheinlich nicht erwerben würden. Das Scaffolding hilft, die extrinsische Belastung zu minimieren, sodass Lernende ihre Ressourcen auf die intrinsischen Anforderungen des Lernens konzentrieren können. Wenn Lernende ein Schema entwickeln, um mit den Informationen zu arbeiten, kann die Scaffolding-Unterstützung schrittweise abgebaut werden.

Ein weiterer Vorschlag ist die Verwendung einer einfach-zu-komplex-Sequenzierung des Materials (van Merriënboer et al., 2003), im Einklang mit Gagnés Theorie. Komplexes Lernen wird in einfache Teile zerlegt, die erworben und zu einer größeren Sequenz kombiniert werden. Dieses Verfahren minimiert die kognitive Belastung, sodass Lernende ihre kognitiven Ressourcen auf das jeweilige Lernen konzentrieren können.

Ein dritter Vorschlag ist die Verwendung authentischer Aufgaben im Unterricht. Reigeluths (1999) Elaborationstheorie erfordert beispielsweise die Identifizierung von Bedingungen, die die Ausführung der Aufgabe vereinfachen, und den Beginn des Unterrichts mit einem einfachen, aber authentischen Fall (z. B. einem, der in der realen Welt auftreten könnte). Aufgaben, die eine reale Bedeutung haben, tragen dazu bei, die extrinsische Belastung zu minimieren, da sie von den Lernenden nicht verlangen, sich auf extrane Verarbeitung einzulassen, um den Kontext zu verstehen. Es ist beispielsweise sinnvoller für Schüler, den Sinus des Winkels zu bestimmen, der durch die Verbindung eines Punktes 40 Fuß vom Fahnenmast der Schule bis zur Spitze des Mastes gebildet wird, als vergleichbare trigonometrische Probleme in einem Lehrbuch zu lösen.

Diese Überlegungen legen auch die Verwendung von kollaborativem Lernen nahe. Mit zunehmender kognitiver Belastung wird das Lernen durch Einzelpersonen weniger effektiv und effizient (Kirschner, Paas, & Kirschner, 2009). Bei größerer Aufgabenkomplexität reduziert die Verteilung der kognitiven Verarbeitungsanforderungen auf Einzelpersonen die kognitive Belastung einzelner Schüler. Diese Ideen passen gut zur konstruktivistischen Betonung der Peer-Collaboration.

Informationstheoretische Ansätze konzentrieren sich auf Aufmerksamkeit, Wahrnehmung, Enkodierung, Speicherung und Abruf von Wissen. Die Informationsverarbeitung wurde durch Fortschritte in den Bereichen Kommunikation, Computertechnologie und Neurowissenschaften beeinflusst.

Wichtige historische Einflüsse auf zeitgenössische informationsverarbeitende Sichtweisen sind die Gestaltpsychologie und das verbale Lernen. Gestalttheoretiker betonten die Rolle der Organisation bei der Wahrnehmung und beim Lernen. Forscher im Bereich des verbalen Lernens verwendeten serielles Lernen, freies Erinnern und Aufgaben mit paarweisen Assoziationen. Eine Reihe wichtiger Erkenntnisse wurde aus der Forschung zum verbalen Lernen gewonnen. Studien zum freien Erinnern zeigten, dass die Organisation das Erinnern verbessert und dass Menschen ihre eigene Organisation aufzwingen, wenn keine vorhanden ist. Einer der wichtigsten Beiträge war die Arbeit über Interferenz und Vergessen.

Ein Zwei-Speicher-Modell (duales Modell) wurde breit angewendet. Informationen gelangen über die sensorischen Register. Obwohl es für jeden Sinn ein Register gibt, wurde die meiste Forschung über die visuellen und auditiven Register durchgeführt. Zu jeder Zeit kann nur einer begrenzten Menge an Informationen Aufmerksamkeit geschenkt werden. Aufmerksamkeit kann als Filter oder als allgemeine Begrenzung der Kapazität des menschlichen Systems wirken. Zugeführte Informationen werden wahrgenommen, indem sie mit Informationen im LZS verglichen werden.

Informationen gelangen in das Kurzzeitgedächtnis (Arbeitsgedächtnis), wo sie durch Wiederholung erhalten und mit verwandten Informationen im Langzeitgedächtnis verknüpft werden. Informationen können zur Speicherung im Langzeitgedächtnis kodiert werden. Die Kodierung wird durch Organisation, Ausarbeitung, Sinnhaftigkeit und Verknüpfungen mit Schemata erleichtert. Das Langzeitgedächtnis ist nach Inhalten organisiert, und Informationen sind mit verwandten Inhalten querverlinkt. Kontrollprozesse überwachen und lenken den Informationsfluss durch das System.

Alternative Ansichten des Gedächtnisses konzipieren es in Bezug auf Verarbeitungsebenen, Aktivierungsniveau, Konnektionismus und parallele verteilte Verarbeitung. Jede dieser Ansichten hat Vor- und Nachteile, und eine gewisse Integration von Ansichten mag das Gedächtnis am besten charakterisieren.

Aufmerksamkeits- und Wahrnehmungsprozesse beinhalten kritische Merkmale, Vorlagen und Prototypen. Während das Arbeitsgedächtnis in seiner Kapazität und Dauer begrenzt ist, scheint das Langzeitgedächtnis sehr groß zu sein. Die Grundeinheit des Wissens ist die Proposition, und Propositionen sind in Netzwerken organisiert. Zu den Arten von Wissen gehören deklaratives, prozedurales und konditionales Wissen. Große Teile des prozeduralen Wissens können in Produktionssystemen organisiert werden. Netzwerke sind ferner in konnektionistischer Weise durch Ausbreitungsaktivierung verknüpft, um Querverweise und Transfer zu verbessern. Der Abruf von Wissen hängt davon ab, dass im Langzeitgedächtnis darauf zugegriffen wird. Das Scheitern des Abrufs kann auf den Verfall von Informationen oder auf Interferenz zurückzuführen sein. Informationen können am besten mit Hinweisen abgerufen werden, die während der Kodierung vorhanden sind (Kodierungsspezifität).

Ein Bereich, der die Speicherung und den Abruf von Informationen im Langzeitgedächtnis veranschaulicht, ist das Sprachverständnis, das Wahrnehmung, Parsing und Nutzung umfasst. Mitteilungen sind unvollständig; Sprecher lassen Informationen weg, von denen sie erwarten, dass Zuhörer sie kennen. Effektives Sprachverständnis erfordert, dass Zuhörer über ausreichend propositionelles Wissen und Schemata verfügen und den Kontext verstehen. Um Informationen in das Gedächtnis zu integrieren, identifizieren Zuhörer gegebene Informationen, greifen im Langzeitgedächtnis darauf zu und beziehen neue Informationen darauf. Sprachverständnis ist ein zentraler Aspekt der Literalität und steht in engem Zusammenhang mit dem schulischen Erfolg, insbesondere in Fächern, die umfangreiches Lesen erfordern.

Obwohl es viele Beweise dafür gibt, dass Informationen im Gedächtnis in verbaler Form (Bedeutungen) gespeichert werden, gibt es auch Beweise für die Speicherung von Bildern. Bilder sind analoge Darstellungen: Sie sind ähnlich, aber nicht identisch mit ihren Referenten. Die Dual-Code-Theorie postuliert, dass das bildhafte System in erster Linie konkrete Objekte und Ereignisse speichert und das verbale System eher abstrakte, in Sprache ausgedrückte Informationen speichert. Umgekehrt können Bilder im Arbeitsgedächtnis aus verbalen Codes rekonstruiert werden, die im Langzeitgedächtnis gespeichert sind. Entwicklungsgeschichtliche Beweise zeigen, dass Kinder Wissen eher als Bilder darstellen als Erwachsene, aber bildhafte Darstellung kann bei Personen jeden Alters entwickelt werden.

Obwohl ein Großteil der frühen Forschung zur Informationsverarbeitung grundlegender Natur war und in experimentellen Labors durchgeführt wurde, führen Forscher zunehmend Forschung in angewandten Umgebungen und insbesondere zum Lernen akademischer Inhalte durch. Drei Unterrichtsanwendungen, die informationsverarbeitende Prinzipien widerspiegeln, beinhalten Advance Organizer, die Bedingungen des Lernens und die kognitive Belastung.