Tiedonkäsittelyteoria: Opetuskäytännöt - Tehokas oppiminen

Tiedonkäsittelyn periaatteita on yhä enemmän sovellettu koulujen oppimisympäristöihin. Teorian merkitys koulutukselle tulee jatkumaan laajentuen tulevaisuuden tutkimuksen myötä. Kolme opetuksellista sovellusta, jotka heijastavat tiedonkäsittelyn periaatteita, ovat ennakkotehtävät, oppimisen edellytykset ja kognitiivinen kuormitus.

Ennakkojärjestäjät ovat laajoja väittämiä, jotka esitetään oppituntien alussa ja jotka auttavat yhdistämään uutta materiaalia aiempaan oppimiseen (Mayer, 1984). Järjestäjät ohjaavat oppijoiden huomion tärkeisiin opittaviin käsitteisiin, korostavat ideoiden välisiä suhteita ja yhdistävät uutta materiaalia siihen, mitä opiskelijat tietävät (Faw & Waller, 1976). Järjestäjät voivat olla myös karttoja, jotka näytetään oheistekstin kanssa (Verdi & Kulhavy, 2002). Oletetaan, että oppijoiden kognitiiviset rakenteet ovat hierarkkisesti järjestettyjä siten, että inklusiiviset käsitteet kattavat alemmat käsitteet. Järjestäjät tarjoavat tietoa hierarkioiden korkeilla tasoilla.

Järjestäjien käsitteellinen perusta juontaa juurensa Ausubelin (1963, 1968, 1977, 1978; Ausubel & Robinson, 1969) mielekkään vastaanotto-oppimisen teoriasta. Oppiminen on mielekästä, kun uudella materiaalilla on systemaattinen suhde asiaankuuluviin käsitteisiin pitkäkestoisessa muistissa (LTM); toisin sanoen uusi materiaali laajentaa, muokkaa tai täsmentää tietoa muistissa. Mielekkyys riippuu myös henkilökohtaisista muuttujista, kuten iästä, taustakokemuksista, sosioekonomisesta asemasta ja koulutustaustasta. Aiemmat kokemukset määrittävät, pitävätkö opiskelijat oppimista mielekkäänä.

Ausubel kannatti deduktiivista opetusta: Yleiset ideat opetetaan ensin, ja sen jälkeen erityiset kohdat. Tämä edellyttää, että opettajat auttavat opiskelijoita pilkkomaan ideat pienempiin, toisiinsa liittyviin kohtiin ja yhdistämään uudet ideat samankaltaiseen sisältöön muistissa. Tietojenkäsittelyn näkökulmasta mallin tavoitteena on laajentaa propositionaalisia verkostoja pitkäkestoisessa muistissa (LTM) lisäämällä tietoa ja luoda yhteyksiä verkostojen välille. Deduktiivinen opetus toimii paremmin vanhempien opiskelijoiden kanssa (Luiten, Ames & Ackerson, 1980).

Ennakkojärjestäjät luovat pohjan mielekkäälle vastaanotto-oppimiselle. Järjestäjät voivat olla esitteleviä tai vertailevia. Esittelevät järjestäjät tarjoavat opiskelijoille uutta tietoa, jota tarvitaan oppitunnin ymmärtämiseen. Esitteleviin järjestäjiin kuuluvat käsitteiden määritelmät ja yleistykset. Käsitteiden määritelmät esittävät käsitteen, yläkäsitteen ja käsitteen ominaisuudet. Esitellessään käsitettä "tasalämpöinen eläin", opettaja voi määritellä sen (eli eläin, jonka sisäinen ruumiinlämpötila pysyy suhteellisen vakiona), liittää sen yläkäsitteisiin (eläinkunta) ja antaa sen ominaisuudet (linnut, nisäkkäät). Yleistykset ovat laajoja yleisten periaatteiden väittämiä, joista hypoteeseja tai erityisiä ideoita johdetaan. Yleistys, joka soveltuu maaston tutkimiseen, olisi: "Vähemmän kasvillisuutta kasvaa korkeammalla.". Opettajat voivat esittää esimerkkejä yleistyksistä ja pyytää opiskelijoita miettimään muita.

Vertailevat järjestäjät esittelevät uutta materiaalia vetämällä analogioita tutun materiaalin kanssa. Vertailevat järjestäjät aktivoivat ja yhdistävät verkostoja pitkäkestoisessa muistissa (LTM). Jos opettaja pitäisi yksikön kehon verenkiertojärjestelmästä opiskelijoille, jotka ovat opiskelleet viestintäjärjestelmiä, opettaja voisi liittää verenkierto- ja viestintäjärjestelmät asiaankuuluviin käsitteisiin, kuten lähde, väline ja kohde. Jotta vertailevat järjestäjät olisivat tehokkaita, opiskelijoilla on oltava hyvä ymmärrys materiaalista, jota käytetään analogian perustana. Oppijoiden on myös havaittava analogia helposti. Vaikeus havaita analogisia suhteita estää oppimista.

Näyttö viittaa siihen, että järjestäjät edistävät oppimista ja siirtämistä (Ausubel, 1978; Faw & Waller, 1976; Mautone & Mayer, 2007). Kartat ovat tehokkaita järjestäjiä ja soveltuvat hyvin sisällytettäväksi oppitunteihin teknologian avulla (Verdi & Kulhavy, 2002). Mayer (1979) raportoi tutkimuksesta, jossa oli korkeakouluopiskelijoita, joilla ei ollut tietokoneohjelmointikokemusta. Opiskelijoille annettiin ohjelmointimateriaalia tutkittavaksi; yhdelle ryhmälle annettiin käsitteellinen malli järjestäjänä, kun taas toinen ryhmä sai samat materiaalit ilman mallia. Ennakkojärjestäjäryhmä suoriutui paremmin jälkitestikohdissa, jotka vaativat siirtoa kohtiin, jotka erosivat opetusmateriaalissa käsitellyistä. Järjestäjät voivat auttaa opiskelijoita liittämään uutta materiaalia laajempaan kokemusjoukkoon, mikä helpottaa siirtämistä.

Robert Gagné (1985) muotoili yhden tunnetuimmista kognitiivisiin periaatteisiin perustuvista opetusteorioista. Tähän teoriaan sisältyvät oppimisen ehdot eli olosuhteet, jotka vallitsevat oppimisen aikana (Ertmer, Driscoll & Wager, 2003). Kaksi vaihetta ovat kriittisiä. Ensimmäinen on määritellä oppimistuloksen tyyppi; Gagné identifioi viisi päätyyppiä (käsitellään myöhemmin). Toinen on määrittää oppimisen tapahtumat eli tekijät, jotka vaikuttavat opetukseen.

Oppimistulokset

Gagné (1984) identifioi viisi oppimistuloksen tyyppiä: intellektuaaliset taidot, verbaalinen informaatio, kognitiiviset strategiat, motoriset taidot ja asenteet (Taulukko 'Oppimistulokset Gagnén teoriassa').

Intellektuaaliset taidot sisältävät sääntöjä, menettelyjä ja käsitteitä. Ne ovat proseduraalisen tiedon tai tuotosten muotoja. Tätä tiedon tyyppiä käytetään puhumisessa, kirjoittamisessa, lukemisessa, matemaattisten ongelmien ratkaisemisessa ja tieteellisten periaatteiden soveltamisessa ongelmiin.

Verbaalinen informaatio eli deklaratiivinen tieto on tietoa siitä, että jokin on totta. Verbaalinen informaatio sisältää faktoja tai mielekkäästi yhdistettyä proosaa, joka muistetaan sanasta sanaan (esim. runon sanat tai “Tähtilippuviiri”). Skeemat ovat verbaalisen informaation muotoja.

Kognitiiviset strategiat ovat toiminnanohjausprosesseja. Ne sisältävät tiedonkäsittelytaitoja, kuten uuteen tietoon huomion kiinnittäminen, tiedon kertaamisesta päättäminen, täsmentäminen, pitkäkestoisen muistin (LTM) hakustrategioiden käyttäminen ja ongelmanratkaisustrategioiden soveltaminen.

Motoriset taidot kehittyvät asteittain harjoittelun kautta saatavien liikkeiden laadun (sujuvuuden, ajoituksen) paranemisen myötä. Vaikka intellektuaaliset taidot voidaan hankkia nopeasti, motoriset taidot kehittyvät vähitellen jatkuvan ja tarkoituksellisen harjoittelun avulla (Ericsson ym., 1993). Harjoitteluolosuhteet vaihtelevat: intellektuaalisia taitoja harjoitellaan eri esimerkein; motoristen taitojen harjoitteluun sisältyy samojen lihasliikkeiden toistaminen.

Asenteet ovat sisäisiä uskomuksia, jotka vaikuttavat tekoihin ja heijastavat ominaisuuksia, kuten anteliaisuutta, rehellisyyttä ja sitoutumista terveellisiin elämäntapoihin. Opettajat voivat järjestää olosuhteet intellektuaalisten taitojen, verbaalisen informaation, kognitiivisten strategioiden ja motoristen taitojen oppimiselle, mutta asenteet opitaan epäsuorasti kokemusten ja altistumisen kautta eläville ja symbolisille (televisioiduille, videoiduille) malleille.

Oppimisen tapahtumat

Oppimistulosten viisi tyyppiä eroavat ehdoiltaan. Sisäiset ehdot ovat edellytystaitoja ja kognitiivisen käsittelyn vaatimuksia; ulkoiset ehdot ovat ympäristön virikkeitä, jotka tukevat oppijan kognitiivisia prosesseja. Opetusta suunnitellessa on määriteltävä mahdollisimman täydellisesti molemmat ehtotyypit.

Sisäiset ehdot ovat oppijoiden nykyisiä kykyjä, jotka on tallennettu pitkäkestoiseen muistiin (LTM) tietona. Opettajien ja materiaalien antamat opetukselliset vihjeet aktivoivat asiaankuuluvaa LTM-tietoa (Gagné & Glaser, 1987). Ulkoiset ehdot vaihtelevat oppimistuloksen ja sisäisten ehtojen mukaan. Opettaja voi opettaa oppilaille luokan säännön ilmoittamalla heille säännön ja näyttämällä sen visuaalisesti. Opettaja voi opettaa oppilaille strategian ymmärtämisen tarkistamiseen näyttämällä strategian ja antamalla oppilaille harjoitusta ja palautetta sen tehokkuudesta. Taitavia lukijoita opetetaan eri tavalla kuin niitä, joilla on dekoodausongelmia. Jokaista opetuksen vaihetta voidaan muuttaa oppimistulosten ja sisäisten ehtojen mukaan.

Oppimisen hierarkiat

Oppimisen hierarkiat ovat järjestettyjä kokonaisuuksia intellektuaalisia taitoja. Hierarkian korkein elementti on kohdetaito. Hierarkian laatimiseksi aloitetaan ylhäältä ja kysytään, mitä taitoja oppijan on osattava ennen kohdetaidon oppimista tai mitkä taidot ovat välittömiä edellytyksiä kohdetaidolle. Sitten kysytään sama kysymys jokaiselta edellytystaidolta ja jatketaan hierarkiassa alaspäin, kunnes päästään taitoihin, jotka oppija osaa nyt (Dick & Carey, 1985; Merrill, 1987).

Hierarkiat eivät ole taitojen lineaarisia järjestyksiä. Usein on sovellettava kahta tai useampaa edellytystaitoa oppiakseen korkeamman tason taidon, eikä kumpikaan edellytyksistä ole riippuvainen toisesta. Eivätkä korkeamman tason taidot välttämättä ole vaikeampia oppia kuin alemman tason taidot. Jotkin edellytykset voivat olla vaikeita hankkia; kun oppijat ovat hallinneet alemman tason taidot, korkeamman tason taidon oppiminen voi tuntua helpommalta.

Oppimisen vaiheet

Opetus on joukko ulkoisia tapahtumia, jotka on suunniteltu helpottamaan sisäisiä oppimisprosesseja. Taulukko 'Gagnén oppimisen vaiheet' osoittaa oppimisen yhdeksän vaihetta ryhmiteltynä kolmeen kategoriaan (Gagné, 1985).

Valmistautuminen oppimiseen sisältää johdanto-oppimistoimintoja. Huomioimisen aikana oppijat keskittyvät materiaalin oppimisen kannalta oleellisiin virikkeisiin (audiovisuaaliset materiaalit, kirjalliset materiaalit, opettajan mallintamat käyttäytymismallit). Oppijan odotus suuntaa oppijan tavoitteeseen (motorisen taidon oppiminen, murtolukujen supistamisen oppiminen). Asiaankuuluvan tiedon hakemisen aikana LTM:stä oppijat aktivoivat tutkittavaan aiheeseen liittyvät osat (Gagné & Dick, 1983).

Oppimisen päävaiheet ovat hankinta ja suoritus. Selektiivinen havaitseminen tarkoittaa, että aistirekisterit tunnistavat asiaankuuluvat virikeominaisuudet ja siirtävät ne WM:iin. Semanttinen koodaus on prosessi, jossa uutta tietoa siirretään LTM:iin. Haun ja reagoinnin aikana oppijat hakevat uutta tietoa muistista ja antavat oppimista osoittavan vastauksen. Vahvistaminen viittaa palautteeseen, joka vahvistaa oppilaan vastauksen oikeellisuuden ja tarjoaa tarvittaessa korjaavaa tietoa.

Oppimisen siirtovaiheet sisältävät haun vihjeistämisen ja yleistettävyyden. Haun vihjeistämisessä oppijat saavat vihjeitä, jotka osoittavat, että aiempi tieto on sovellettavissa kyseisessä tilanteessa. Esimerkiksi sanallisia ongelmia ratkaistaessa matematiikan opettaja voi ilmoittaa oppijoille, että heidän tietämyksensä suorakulmaisista kolmioista on sovellettavissa. Yleistettävyyttä parannetaan antamalla oppijoille mahdollisuus harjoitella taitoja eri sisällöllä ja eri olosuhteissa (esim. kotitehtävät, jaksotetut kertaussessiot).

Nämä yhdeksän vaihetta ovat yhtä lailla sovellettavissa oppimistulosten viiteen tyyppiin. Gagné ja Briggs (1979) määrittelivät opetuksellisia tapahtumia, jotka voisivat liittyä kuhunkin vaiheeseen (Taulukko 'Opetukselliset tapahtumat oppimisen vaiheiden mukana (Gagné)'). Opetukselliset tapahtumat, jotka parantavat kutakin vaihetta, riippuvat tuloksen tyypistä. Opetus etenee eri tavalla intellektuaalisten taitojen kuin verbaalisen informaation osalta.

Yksi ongelma on, että oppimisen hierarkioiden kehittäminen voi olla vaikeaa ja aikaa vievää. Prosessi vaatii asiantuntemusta sisältöalueella, jotta voidaan määrittää peräkkäiset edellytystaidot – opetuksen laajuus ja järjestys. Jopa näennäisesti yksinkertaisella taidolla voi olla monimutkainen hierarkia, jos oppijoiden on hallittava useita edellytyksiä. Niiden taitojen osalta, joilla on vähemmän määriteltyjä rakenteita (esim. luova kirjoittaminen), hierarkian kehittäminen voi olla vaikeaa. Toinen ongelma on, että järjestelmä sallii vain vähän oppijan hallintaa, koska se määrää, miten oppijoiden tulisi edetä. Näistä ongelmista huolimatta teoria tarjoaa vankkoja ehdotuksia siitä, miten tiedonkäsittelyperiaatteita voidaan soveltaa opetuksen suunnitteluun (Ertmer ym., 2003).

Tiedonkäsittelyjärjestelmä pystyy käsittelemään vain tietyn määrän tietoa kerrallaan. Jos liian monta ärsykettä vaikuttaa samanaikaisesti, tarkkailijat jättävät huomiotta monia niistä rajallisen tarkkaavaisuuskapasiteettinsa vuoksi. Työmuistin kapasiteetti on rajallinen. Koska tiedonkäsittely vie aikaa ja sisältää useita kognitiivisia prosesseja, työmuistissa voidaan pitää, pitkäkestoiseen muistiin siirtää, harjoitella ja niin edelleen vain rajallinen määrä tietoa kerrallaan.

Kognitiivisen kuormituksen teoria ottaa nämä käsittelyn rajoitukset huomioon opetuksen suunnittelussa (DeLeeuw & Mayer, 2008; Schnotz & Kürschner, 2007; Sweller, van Merriënboer, & Pass, 1998). Kognitiivinen kuormitus eli tiedonkäsittelyjärjestelmän vaatimukset voivat olla kahdenlaisia. Sisäinen kognitiivinen kuormitus riippuu opittavan tiedon muuttumattomista ominaisuuksista, ja sitä voidaan helpottaa vain, kun oppijat hankkivat tehokkaan kognitiivisen skeeman tiedon käsittelyyn. Ulkoinen kognitiivinen kuormitus johtuu materiaalin esitystavasta tai oppijalta vaadittavista toiminnoista (Bruning ym., 2004). Esimerkiksi keskeisten trigonometristen suhteiden (esim. sini, tangentti) oppimisessa tietty kognitiivinen kuormitus (sisäinen) on luonteenomaista opittavalle materiaalille, nimittäin tiedon kehittäminen suorakulmaisen kolmion sivujen suhteista. Materiaalin opetus vaikuttaa ulkoiseen kognitiiviseen kuormitukseen. Opettajat, jotka antavat selkeitä esityksiä, auttavat minimoimaan ulkoisen kognitiivisen kuormituksen, kun taas ne, jotka selittävät näitä käsitteitä huonosti, lisäävät ulkoista kuormitusta.

Samalla tavalla Mayer ja Moreno (2003) erottivat kolme erilaista kognitiivista vaatimusta. Olennainen prosessointi viittaa kognitiivisiin prosesseihin, jotka ovat välttämättömiä materiaalin ymmärtämiseksi (samanlainen kuin sisäinen kuormitus). Satunnainen prosessointi viittaa prosessointiin, joka ei ole välttämätöntä oppimisen kannalta, mutta joka voi auttaa lisäämään ymmärrystä. Representaation ylläpito tarkoittaa tiedon väliaikaista säilyttämistä muistissa, kun muuta tietoa prosessoidaan. Mayer ja Moreno ehdottivat, että oppiminen etenee parhaiten, kun oppijat voivat keskittää resurssinsa olennaiseen prosessointiin ja vain vähän tai ei lainkaan resursseja muihin tyyppeihin.

Keskeinen ajatus on, että opetusmenetelmien tulisi vähentää ylimääräistä kognitiivista kuormitusta, jotta olemassa olevat resurssit voidaan kohdistaa oppimiseen (van Merriënboer & Sweller, 2005). Tukirakenteiden käyttö olisi hyödyllistä (van Merriënboer, Kirschner, & Kester, 2003). Aluksi tukirakenne auttaa oppijoita hankkimaan taitoja, joita he eivät todennäköisesti hankkisi ilman apua. Tukirakenne auttaa minimoimaan ulkoisen kuormituksen, jotta oppijat voivat keskittää resurssinsa oppimisen sisäisiin vaatimuksiin. Kun oppijat kehittävät skeeman tiedon käsittelyyn, tukirakenteen apu voidaan asteittain poistaa.

Toinen ehdotus on käyttää materiaalin yksinkertaisesta monimutkaiseen järjestystä (van Merriënboer ym., 2003) Gagnén teorian mukaisesti. Monimutkainen oppiminen on jaettu yksinkertaisiin osiin, jotka hankitaan ja yhdistetään suuremmaksi kokonaisuudeksi. Tämä menettely minimoi kognitiivisen kuormituksen, jotta oppijat voivat keskittää kognitiiviset resurssinsa käsillä olevaan oppimiseen.

Kolmas ehdotus on käyttää autenttisia tehtäviä opetuksessa. Esimerkiksi Reigeluthin (1999) elaboraatioteoria edellyttää sellaisten olosuhteiden tunnistamista, jotka yksinkertaistavat tehtävän suorittamista, ja sitten opetuksen aloittamista yksinkertaisella, mutta autenttisella tapauksella (esim. sellaisella, joka saattaa tulla vastaan reaalimaailmassa). Tehtävät, joilla on todellista merkitystä, auttavat minimoimaan ulkoisen kuormituksen, koska ne eivät vaadi oppijoita osallistumaan ylimääräiseen prosessointiin kontekstin ymmärtämiseksi. Esimerkiksi opiskelijoiden on mielekkäämpää määrittää koulun lipputangosta 40 jalan päässä olevan pisteen ja tangon yläosan välisen kulman sinin kuin ratkaista vastaavia trigonometrisiä ongelmia oppikirjassa.

Nämä näkökohdat viittaavat myös yhteistoiminnallisen oppimisen käyttöön. Kognitiivisen kuormituksen kasvaessa yksilöiden oppiminen muuttuu vähemmän tehokkaaksi ja tulokselliseksi (Kirschner, Paas, & Kirschner, 2009). Tehtävän monimutkaisuuden lisääntyessä kognitiivisen prosessoinnin vaatimusten jakaminen yksilöiden kesken vähentää yksittäisten opiskelijoiden kognitiivista kuormitusta. Nämä ajatukset sopivat hyvin konstruktivistiseen vertaisryhmäyhteistyön painotukseen.

Tiedonkäsittelyteoriat keskittyvät huomioon, havaitsemiseen, koodaamiseen, tallentamiseen ja tiedon hakemiseen. Tiedonkäsittelyyn ovat vaikuttaneet viestinnän, tietokoneteknologian ja neurotieteen edistysaskeleet.

Tärkeitä historiallisia vaikutteita nykyaikaisiin tiedonkäsittelynäkemyksiin ovat hahmopsykologia ja verbaalinen oppiminen. Hahmoteoreetikot korostivat organisaation roolia havaitsemisessa ja oppimisessa. Verbaalisen oppimisen tutkijat käyttivät sarjaoppimista, vapaata muistelua ja pariassosiaatiotehtäviä. Verbaalisen oppimisen tutkimuksesta saatiin useita tärkeitä tuloksia. Vapaan muistelun tutkimukset osoittivat, että organisaatio parantaa muistamista ja että ihmiset luovat oman organisaationsa, kun sellaista ei ole olemassa. Yksi tärkeimmistä panoksista oli häiriöiden ja unohtamisen tutkimus.

Kaksiosainen (duaali) muistimalli on ollut laajalti käytössä. Tietoa tulee aistirekistereiden kautta. Vaikka jokaiselle aistille on olemassa rekisteri, suurin osa tutkimuksesta on tehty visuaalisista ja auditiivisista rekistereistä. Kerralla voidaan huomioida vain rajallinen määrä tietoa. Huomio voi toimia suodattimena tai yleisenä rajoituksena ihmisen järjestelmän kapasiteetille. Huomioidut syötteet havaitaan vertaamalla niitä pitkäkestoisen muistin (LTM) tietoon.

Tietoa tulee lyhytkestoiseen muistiin (työmuistiin, WM), jossa se säilytetään harjoittelun avulla ja yhdistetään siihen liittyvään tietoon LTM:ssä. Tietoa voidaan koodata tallennettavaksi LTM:ään. Koodaamista helpottavat organisaatio, elaboraatio, merkityksellisyys ja linkit skeemoihin. LTM on järjestetty sisällön mukaan, ja tieto on ristiviittauksessa aiheeseen liittyvään sisältöön. Ohjausprosessit valvovat ja ohjaavat tiedon kulkua järjestelmän läpi.

Vaihtoehtoiset näkemykset muistista hahmottavat sen prosessoinnin tasojen, aktivaatiotason, konnektionismin ja rinnakkaisen hajautetun prosessoinnin näkökulmasta. Jokaisella näistä näkemyksistä on etuja ja haittoja, ja joidenkin näkemysten integrointi saattaa parhaiten luonnehtia muistia.

Huomio- ja havaintoprosesseihin sisältyy kriittisiä piirteitä, malleja ja prototyyppejä. Vaikka WM:n kapasiteetti ja kesto ovat rajalliset, LTM vaikuttaa hyvin suurelta. Tiedon perusyksikkö on propositio, ja propositiot on järjestetty verkostoihin. Tietotyypit sisältävät deklaratiivisen, proseduraalisen ja ehdollisen tiedon. Suuret proseduraalisen tiedon osat voidaan järjestää tuotantojärjestelmiin. Verkostot on edelleen yhdistetty konnektionistisella tavalla leviävän aktivaation kautta, mikä parantaa ristiviittauksia ja siirtoa. Tiedon hakeminen riippuu siitä, että siihen päästään käsiksi LTM:ssä. Hakemisen epäonnistuminen voi johtua tiedon heikkenemisestä tai häiriöistä. Tiedot voidaan parhaiten hakea koodauksen aikana esiintyvien vihjeiden avulla (koodausspesifisyys).

Eräs alue, joka havainnollistaa tiedon tallentamista ja hakemista LTM:ssä, on kielen ymmärtäminen, johon sisältyy havaitseminen, jäsentäminen ja hyödyntäminen. Viestintä on puutteellista; puhujat jättävät pois tietoa, jonka he odottavat kuuntelijoiden tietävän. Tehokas kielen ymmärtäminen edellyttää, että kuuntelijoilla on riittävä propositiivinen tieto ja skeemat sekä että he ymmärtävät kontekstin. Integroidakseen tietoa muistiin kuuntelijat tunnistavat annetun tiedon, pääsevät siihen LTM:ssä ja yhdistävät uutta tietoa siihen. Kielen ymmärtäminen on keskeinen lukutaidon osa ja liittyy vahvasti akateemiseen menestykseen, erityisesti aineissa, jotka edellyttävät laajaa lukemista.

Vaikka on olemassa paljon todisteita siitä, että tietoa tallennetaan muistiin verbaalisessa muodossa (merkityksissä), on myös todisteita kuvien tallentamisesta. Kuvat ovat analogisia representaatioita: ne ovat samankaltaisia, mutta eivät identtisiä viittaustensa kanssa. Duaalikooditeoria olettaa, että kuvallinen järjestelmä tallentaa pääasiassa konkreettisia esineitä ja tapahtumia ja verbaalinen järjestelmä tallentaa abstraktimpaa kielellä ilmaistua tietoa. Käänteisesti kuvat voidaan rekonstruoida WM:ssä LTM:ään tallennetuista verbaalisista koodeista. Kehityksellinen näyttö osoittaa, että lapset todennäköisemmin kuin aikuiset esittävät tietoa kuvina, mutta kuvallinen representaatio voidaan kehittää kaikenikäisissä ihmisissä.

Vaikka suuri osa tiedonkäsittelyn varhaisesta tutkimuksesta oli luonteeltaan perustavaa ja tehtiin kokeellisissa laboratorioissa, tutkijat tekevät yhä enemmän tutkimusta soveltavissa ympäristöissä ja erityisesti akateemisen sisällön oppimisesta. Kolme opetuksellista sovellusta, jotka heijastavat tiedonkäsittelyn periaatteita, ovat ennakoivat järjestäjät, oppimisen ehdot ja kognitiivinen kuormitus.