Sistema de Processamento de Informação: Teoria e Conceitos

Os teóricos do processamento da informação desafiaram a ideia inerente ao behaviorismo de que a aprendizagem envolve a formação de associações entre estímulos e respostas. Os teóricos do processamento da informação não rejeitam associações, porque postulam que a formação de associações entre fragmentos de conhecimento ajuda a facilitar sua aquisição e armazenamento na memória. Em vez disso, esses teóricos estão menos preocupados com as condições externas e se concentram mais nos processos internos (mentais) que intervêm entre estímulos e respostas. Os aprendizes são buscadores e processadores ativos de informação. Ao contrário dos behavioristas, que afirmavam que as pessoas respondem quando os estímulos as atingem, os teóricos do processamento da informação sustentam que as pessoas selecionam e prestam atenção às características do ambiente, transformam e ensaiam informações, relacionam novas informações com anteriores

As teorias do processamento da informação diferem em suas visões sobre quais processos cognitivos são importantes e como operam, mas compartilham algumas suposições comuns. Uma delas é que o processamento da informação ocorre em estágios que intervêm entre o recebimento de um estímulo e a produção de uma resposta. Um corolário é que a forma da informação, ou como ela é representada mentalmente, difere dependendo do estágio. Os estágios são qualitativamente diferentes uns dos outros.

Outra suposição é que o processamento da informação é análogo ao processamento do computador, pelo menos metaforicamente. O sistema humano funciona de forma semelhante a um computador: ele recebe informações, armazena-as na memória e as recupera conforme necessário. O processamento cognitivo é notavelmente eficiente; há pouco desperdício ou sobreposição. Os pesquisadores divergem em até que ponto estendem essa analogia. Para alguns, a analogia do computador não é nada mais do que uma metáfora. Outros empregam computadores para simular atividades de humanos. O campo da inteligência artificial se preocupa em programar computadores para se envolver em atividades humanas, como pensar, usar a linguagem e resolver problemas.

Os pesquisadores também supõem que o processamento da informação está envolvido em todas as atividades cognitivas: perceber, ensaiar, pensar, resolver problemas, lembrar, esquecer e imaginar (Farnham-Diggory, 1992; Matlin, 2009; Mayer, 1996; Shuell, 1986; Terry, 2009). O processamento da informação se estende além da aprendizagem humana, conforme tradicionalmente delineado. Esta lição se preocupa principalmente com as funções de informação mais relevantes para a aprendizagem.

'O esquema do 'modelo de processamento de informações de aprendizagem e memória' mostra um modelo de processamento de informações que incorpora estágios de processamento. Embora este modelo seja genérico, ele corresponde de perto ao modelo clássico proposto por Atkinson e Shiffrin (1968, 1971).

O processamento de informações começa quando um estímulo de entrada (por exemplo, visual, auditivo) atinge um ou mais sentidos (por exemplo, audição, visão, tato). O registro sensorial apropriado recebe a entrada e a mantém brevemente em forma sensorial. É aqui que ocorre a percepção (reconhecimento de padrões), que é o processo de atribuição de significado a um estímulo de entrada. Isso normalmente não envolve nomear, porque nomear leva tempo e a informação permanece no registro sensorial por apenas uma fração de segundo. Em vez disso, a percepção envolve combinar uma entrada com informações conhecidas.

O registro sensorial transfere informações para a memória de curto prazo (MCP). A MCP é uma memória de trabalho (MT) e corresponde aproximadamente à consciência, ou ao que se tem consciência em um dado momento. A MT tem capacidade limitada. Miller (1956) propôs que ela contém sete mais ou menos duas unidades de informação. Uma unidade é um item significativo: uma letra, palavra, número ou expressão comum (por exemplo, “pão com manteiga”). A MT também é limitada em duração; para que as unidades sejam retidas na MT, elas devem ser ensaiadas (repetidas). Sem ensaio, a informação é perdida após alguns segundos.

Enquanto a informação está na MT, o conhecimento relacionado na memória de longo prazo (MLP), ou memória permanente, é ativado e colocado na MT para ser integrado com a nova informação. Para nomear todas as capitais dos estados que começam com a letra A, os alunos recordam os nomes dos estados — talvez por região do país — e examinam os nomes de suas cidades capitais. Quando os alunos que não conhecem a capital de Maryland aprendem “Annapolis”, eles podem armazená-la com “Maryland” na MLP.

É discutível se a informação é perdida da MLP (ou seja, esquecida). Alguns pesquisadores afirmam que pode ser, enquanto outros dizem que a falha em recordar reflete uma falta de boas pistas de recuperação, em vez de esquecimento. Se Sarah não consegue se lembrar do nome de sua professora da terceira série (Mapleton), ela pode ser capaz se receber a dica: “Pense em árvores”. Independentemente da perspectiva teórica, os pesquisadores concordam que a informação permanece na MLP por um longo tempo.

Os processos de controle (executivos) regulam o fluxo de informações em todo o sistema de processamento de informações. O ensaio é um processo de controle importante que ocorre na MT. Para material verbal, o ensaio assume a forma de repetição da informação em voz alta ou subvocalmente. Outros processos de controle incluem codificação (colocar a informação em um contexto significativo — uma questão sendo discutida no cenário de abertura), imaginação (representar visualmente a informação), implementação de regras de decisão, organização da informação, monitoramento do nível de compreensão e uso de estratégias de recuperação, autorregulação e motivação.

O modelo de dois armazéns pode explicar muitos resultados de pesquisa. Uma das descobertas de pesquisa mais consistentes é que, quando as pessoas têm uma lista de itens para aprender, elas tendem a recordar melhor os itens iniciais (efeito de primazia) e os últimos itens (efeito de recência), conforme retratado em 'Curva de posição serial mostrando erros na recordação em função da posição do item'. De acordo com o modelo de dois armazéns, os itens iniciais recebem mais ensaio e são transferidos para a MLP, enquanto os últimos itens ainda estão na MT no momento da recordação. Os itens do meio são recordados de forma mais pobre porque não estão mais na MT no momento da recordação (tendo sido removidos por itens subsequentes), recebem menos ensaios do que os itens iniciais e não são armazenados adequadamente na MLP.

A pesquisa sugere, no entanto, que a aprendizagem pode ser mais complexa do que o modelo básico de dois armazéns estipula (Baddeley, 1998). Um problema é que este modelo não especifica totalmente como a informação se move de um armazém para o outro. A noção de processos de controle é plausível, mas vaga. Poderíamos perguntar: Por que algumas entradas prosseguem dos registros sensoriais para a MT e outras não? Quais mecanismos decidem que a informação foi ensaiada por tempo suficiente e a transferem para a MLP? Como a informação na MLP é selecionada para ser ativada? Outra preocupação é que este modelo parece mais adequado para lidar com material verbal. Como a representação não verbal ocorre com material que pode não ser facilmente verbalizado, como arte moderna e habilidades bem estabelecidas, não está claro.

O modelo também é vago sobre o que realmente é aprendido. Considere as pessoas aprendendo listas de palavras. Com sílabas sem sentido, elas têm que aprender as próprias palavras e as posições em que aparecem. Quando já conhecem as palavras, devem apenas aprender as posições; por exemplo, “gato” aparece na quarta posição, seguido por “árvore”. As pessoas devem levar em conta seu propósito ao aprender e modificar as estratégias de aprendizagem de acordo. Que mecanismo controla esses processos?

Se todos os componentes do sistema são usados em todos os momentos também é uma questão. A MT é útil quando as pessoas estão adquirindo conhecimento e precisam relacionar a informação de entrada ao conhecimento na MLP. Mas fazemos muitas coisas automaticamente: nos vestimos, caminhamos, andamos de bicicleta, respondemos a pedidos simples (por exemplo, “Você tem horas?”). Para muitos adultos, a leitura (decodificação) e os cálculos aritméticos simples são processos automáticos que exigem pouca demanda sobre os processos cognitivos. Esse processamento automático pode não exigir a operação da MT. Como o processamento automático se desenvolve e quais mecanismos o governam?

Essas e outras questões não abordadas bem pelo modelo de dois armazéns (por exemplo, o papel da motivação na aprendizagem e o desenvolvimento da autorregulação) não refutam o modelo; em vez disso, são questões a serem abordadas. Embora o modelo de dois armazéns seja o exemplo mais conhecido da teoria do processamento de informações, muitos pesquisadores não o aceitam totalmente (Matlin, 2009; Nairne, 2002). Teorias alternativas abordadas nesta lição são níveis (ou profundidade) de processamento e nível de ativação, e as teorias mais recentes de conexionismo e processamento distribuído paralelo (PDP). Antes que os componentes do modelo de dois armazéns sejam descritos com mais detalhes, os níveis de processamento e as teorias de nível de ativação são discutidos (conexionismo e PDP são abordados mais tarde nesta lição).

Níveis (Profundidade) de Processamento

A teoria dos níveis (profundidade) de processamento conceitua a memória de acordo com o tipo de processamento que a informação recebe, em vez de sua localização (Craik, 1979; Craik & Lockhart, 1972; Craik & Tulving, 1975; Lockhart, Craik, & Jacoby, 1976). Essa visão não incorpora estágios ou componentes estruturais, como MT ou MLP (Terry, 2009). Em vez disso, existem diferentes maneiras de processar informações (como níveis ou profundidade em que são processadas): física (superficial), acústica (fonológica, som), semântica (significado). Esses três níveis são dimensionais, sendo o processamento físico o mais superficial (como “x” como um símbolo desprovido de significado, conforme discutido pelos professores no cenário introdutório) e o processamento semântico o mais profundo. Por exemplo, suponha que você esteja lendo e a próxima palavra seja carriça. Essa palavra pode ser processada em um nível superficial (por exemplo, não está em maiúscula), um nível fonológico (rime com missa) ou um nível semântico (pequeno pássaro). Cada nível representa um tipo de processamento mais elaborado (mais profundo) do que o nível anterior; processar o significado de carriça expande o conteúdo da informação do item mais do que o processamento acústico, que expande o conteúdo mais do que o processamento em nível superficial.

Esses três níveis parecem conceitualmente semelhantes ao registro sensorial, MT e MLP do modelo de duas memórias. Ambas as visões sustentam que o processamento se torna mais elaborado com os estágios ou níveis subsequentes. O modelo de níveis de processamento, no entanto, não assume que os três tipos de processamento constituem estágios. Em níveis de processamento, não é preciso passar para o próximo processo para se envolver em um processamento mais elaborado; a profundidade do processamento pode variar dentro de um nível. Carriça pode receber processamento semântico de baixo nível (pequeno pássaro) ou processamento semântico mais extenso (sua semelhança e diferença de outros pássaros).

Outra diferença entre os dois modelos de processamento de informações diz respeito à ordem do processamento. O modelo de duas memórias assume que a informação é processada primeiro pelo registro sensorial, depois pela MT e, finalmente, pela MLP. O modelo de níveis de processamento não faz uma suposição sequencial. Para ser processada no nível de significado, a informação não precisa ser processada primeiro nos níveis de superfície e som (além do processamento necessário para que a informação seja recebida) (Lockhart et al., 1976).

Os dois modelos também têm visões diferentes de como o tipo de processamento afeta a memória. Em níveis de processamento, quanto mais profundo o nível em que um item é processado, melhor a memória, porque o traço de memória é mais arraigado. Os professores no cenário de abertura estão preocupados com como eles podem ajudar os alunos a processar informações algébricas em um nível mais profundo. Uma vez que um item é processado em um ponto específico dentro de um nível, o processamento adicional nesse ponto não deve melhorar a memória. Em contraste, o modelo de duas memórias sustenta que a memória pode ser melhorada com o processamento adicional do mesmo tipo. Este modelo prevê que quanto mais uma lista de itens é ensaiada, melhor será lembrada.

Algumas evidências de pesquisa apoiam os níveis de processamento. Craik e Tulving (1975) apresentaram palavras aos indivíduos. À medida que cada palavra era apresentada, eles recebiam uma pergunta para responder. As perguntas foram projetadas para facilitar o processamento em um nível específico. Para processamento de superfície, as pessoas foram perguntadas: “A palavra está em letras maiúsculas?” Para processamento fonológico, perguntaram: “A palavra rima com trem?” Para processamento semântico, “A palavra se encaixaria na frase: ‘Ele encontrou um _____ na rua’?” O tempo que as pessoas gastaram processando nos vários níveis foi controlado. Sua recordação foi melhor quando os itens foram processados em um nível semântico, em seguida, melhor em um nível fonológico e pior em um nível de superfície. Esses resultados sugerem que o esquecimento é mais provável com o processamento superficial e não é devido à perda de informação da MT ou MLP.

Níveis de processamento implica que a compreensão do aluno é melhor quando o material é processado em níveis mais profundos. Glover, Plake, Roberts, Zimmer e Palmere (1981) descobriram que pedir aos alunos para parafrasear ideias enquanto liam ensaios melhorou significativamente a recordação em comparação com atividades que não se baseavam em conhecimento prévio (por exemplo, identificar palavras-chave nos ensaios). Instruções para ler devagar e com cuidado não ajudaram os alunos durante a recordação.

Apesar dessas descobertas positivas, a teoria dos níveis de processamento tem problemas. Uma preocupação é se o processamento semântico é sempre mais profundo do que os outros níveis. Os sons de algumas palavras (kaput) são pelo menos tão distintos quanto seus significados (“arruinado”). Na verdade, a recordação depende não apenas do nível de processamento, mas também do tipo de tarefa de recordação. Morris, Bransford e Franks (1977) descobriram que, dada uma tarefa de recordação padrão, a codificação semântica produziu melhores resultados do que a codificação de rimas; no entanto, dada uma tarefa de recordação enfatizando rimas, fazer perguntas de rima durante a codificação produziu melhor recordação do que perguntas semânticas. Moscovitch e Craik (1976) propuseram que o processamento mais profundo durante o aprendizado resulta em um potencial de desempenho de memória mais alto, mas esse potencial será realizado apenas quando as condições na recuperação corresponderem às do aprendizado.

Outra preocupação com a teoria dos níveis de processamento é se o processamento adicional no mesmo nível produz melhor recordação. Nelson (1977) deu aos participantes uma ou duas repetições de cada estímulo (palavra) processado no mesmo nível. Duas repetições produziram melhor recordação, contrariamente à hipótese dos níveis de processamento. Outras pesquisas mostram que o ensaio adicional de material facilita a retenção e a recordação, bem como a automaticidade do processamento (Anderson, 1990; Jacoby, Bartz, & Evans, 1978).

Uma questão final diz respeito à natureza de um nível. Os investigadores argumentaram que a noção de profundidade é confusa, tanto em sua definição quanto em sua medição (Terry, 2009). Como resultado, não sabemos como o processamento em diferentes níveis afeta o aprendizado e a memória (Baddeley, 1978; Nelson, 1977). O tempo é um critério pobre de nível porque algum processamento de superfície (por exemplo, “A palavra tem o seguinte padrão de letras: consoante-vogal-consoante-consoante-vogal-consoante?”) pode levar mais tempo do que o processamento semântico (“É um tipo de pássaro?”). Nem o tempo de processamento dentro de um determinado nível é indicativo de processamento mais profundo (Baddeley, 1978, 1998). A falta de uma compreensão clara dos níveis (profundidade) limita a utilidade desta perspectiva.

Resolver essas questões pode exigir combinar níveis de processamento com a ideia de duas memórias para produzir um modelo de memória refinado. Por exemplo, a informação na MT pode estar relacionada ao conhecimento na MLP superficialmente ou mais elaboradamente. Além disso, as duas memórias podem incluir níveis de processamento dentro de cada memória. A codificação semântica na MLP pode levar a uma rede mais extensa de informações e a uma maneira mais significativa de lembrar informações do que a codificação de superfície ou fonológica.

Nível de Ativação

Um conceito alternativo de memória, mas semelhante aos modelos de duas memórias e níveis de processamento, sustenta que as estruturas de memória variam em seu nível de ativação (Anderson, 1990). Nesta visão, não temos estruturas de memória separadas, mas sim uma memória com diferentes estados de ativação. A informação pode estar em um estado ativo ou inativo. Quando ativa, a informação pode ser acessada rapidamente. O estado ativo é mantido enquanto a informação é atendida. Sem atenção, o nível de ativação diminuirá, caso em que a informação pode ser ativada quando a estrutura de memória é reativada (Collins & Loftus, 1975).

A informação ativa pode incluir a informação que entra no sistema de processamento de informações e a informação que foi armazenada na memória (Baddeley, 1998). Independentemente da fonte, a informação ativa está sendo processada atualmente ou pode ser processada rapidamente. O material ativo é aproximadamente sinônimo de MT, mas a primeira categoria é mais ampla do que a última. A MT inclui a informação na consciência imediata, enquanto a memória ativa inclui essa informação mais o material que pode ser acessado facilmente. Por exemplo, se estou visitando a tia Frieda e estamos admirando seu jardim de flores, essa informação está na MT, mas outras informações associadas ao quintal da tia Frieda (árvores, arbustos, cachorro) podem estar em um estado ativo.

O ensaio permite que a informação seja mantida em um estado ativo (Anderson, 1990). Assim como com a memória de trabalho, apenas um número limitado de estruturas de memória pode estar ativo em um determinado momento. À medida que a atenção de alguém muda, o nível de ativação muda.

Encontramos a ideia do nível de ativação novamente mais tarde nesta lição (ou seja, a teoria ACT de Anderson) porque o conceito é crítico para o armazenamento de informações e sua recuperação da memória. A noção básica envolve a propagação da ativação, o que significa que uma estrutura de memória pode ativar outra estrutura adjacente (relacionada) a ela (Anderson, 1990). A ativação se espalha de porções ativas para inativas da memória. O nível de ativação depende da força do caminho ao longo do qual a ativação se espalha e do número de caminhos concorrentes (interferentes). A propagação da ativação se torna mais provável com o aumento da prática, o que fortalece as estruturas, e menos provável com o comprimento do intervalo de retenção, à medida que a força enfraquece.

Uma vantagem da teoria do nível de ativação é que ela pode explicar a recuperação de informações da memória. Ao dispensar a noção de memórias separadas, o modelo elimina o problema potencial de transferir informações de uma memória para a outra. A MCT (MT) é aquela parte da memória que está atualmente ativa. A ativação diminui com a passagem do tempo, a menos que o ensaio mantenha a informação ativada (Nairne, 2002).

Ao mesmo tempo, o modelo de nível de ativação não escapou dos problemas da dupla memória porque ele também dicotomiza o sistema de informações (ativo-inativo). Também temos o problema do nível de força necessário para que a informação passe de um estado para outro. Assim, intuitivamente sabemos que a informação pode ser parcialmente ativada (por exemplo, um item de palavras cruzadas na “ponta da língua”—você sabe, mas não consegue se lembrar), então podemos perguntar quanta ativação é necessária para que o material seja considerado ativo. Apesar dessas preocupações, o modelo de nível de ativação oferece insights importantes sobre o processamento de informações.

Agora examinamos em maior profundidade os componentes do modelo de duas memórias: atenção, percepção, codificação, armazenamento e recuperação (Shuell, 1986). A próxima seção discute a atenção; percepção, codificação, armazenamento e recuperação são abordados nas seções subsequentes.