ทฤษฎีกระบวนการทางสมองในการประมวลข้อมูล (Information Processing Theory)

ทิศนา แขมมณี (2553: 80-85) ได้รวบรวมทฤษฎีกระบวนการทางสมองในการประมวลข้อมูลไว้ดังนี้

ทฤษฎีการเรียนรู้

ทฤษฎีกระบวนการทางสมองในการประมวลข้อมูล (Information Processing Theory)  เป็นทฤษฏีที่สนใจศึกษาเกี่ยวกับกระบวนการพัฒนาสติปัญญาของมนุษย์  โดยให้ความสนใจเกี่ยวกับการทำงานของสมอง ทฤษฎีนี้เริ่มได้รับนิยมมาตั้งแต่ปี ค.ศ.1950 จวบจนปัจจุบัน โดยมีผู้เรียกชื่อในภาษาไทยหลายเชื่อ เช่น ทฤษฎีการประมวลข้อมูลข่าวสาร ทฤษฎีการประมวลข้อมูลสารสนเทศ ฯลฯ  ในที่นี่ ผู้เขียนขอเรียกว่า ทฤษฎีกระบวนการทางสมองในการประมวลข้อมูล เพราะคิดว่ามีความหมายตรงกับหลักทฤษฎีและเข้าใจได้ง่าย ทฤษฎีนี้มีแนวคิดว่า การทำงานของสมองมนุษย์มีความคล้ายคลึงกับการทำงานของเครื่องคอมพิวเตอร์

คลอสเมียร์ ได้อธิบายการเรียนรู้ขงมนุษย์โดยเปรียบเทียบการทำงานของคอมพิวเตอร์กับการทำงานของสมอง ซึ่งมีการทำงานเป็นขั้นตอนดังนี้คือ

                1) การรับข้อมูล โดยผ่านทางอุปกรณ์หรือเครื่องรับข้อมูล

                2) การเข้ารหัส โดยอาศัยชุดคำสั่งหรือซอฟต์แวร์

                3) การส่งข้อมูลออก โดยผ่านทางอุปกรณ์

คลอสไมเออร์ ได้อธิบายกระบวนการประมวลข้อมูล โดยเริ่มต้นจากการที่มนุษย์รับสิ่งเร้าเข้ามาทางประสาทสัมผัสทั้ง 5 สิ่งเร้าที่เข้ามาจะได้รับการบันทึกไว้ในความจำสั้น ซึ่งการบันทึกนี้จะขึ้นอยู่กับองค์ประกอบ 2 ประการ คือการรู้จักและความใส่ใจของบุคลที่รับสิ่งเร้า

การประยุกต์ใช้ทฤษฎีในการเรียนการสอน

หลักการจัดการเรียนการสอนตามทฤษฏีนี้  คือ  การนำเสนอสิ่งเร้าที่ผู้เรียนรู้จักหรือมีข้อมูลอยู่จะสามารถช่วยให้ผู้เรียนหันมาใส่ใจและรับรู้สิ่งนั้น  จัดสิ่งเร้าในการเรียนรู้ให้ตรงกับความสนใจของผู้เรียน  สอนให้ฝึกการจำโดยใช้วิธีการที่หลากหลาย  หากต้องการให้ผู้เรียนจดจำเนื้อหาสาระใดๆ  ได้เป็นเวลานาน  สาระนั้นจะต้องได้รับการเข้ารหัส (encoding)  เพื่อนำไปเข้าหน่วยความจำระยะยาว  วิธีการเข้ารหัสสามารถทำได้หลายวิธี  เช่น  การท่องจำซ้ำๆ  การทบทวน  หรือการใช้กระบวนการขยายความคิด

สยุมพร ศรีมุงคุณ ได้รวบรวมทฤษฎีกระบวนการทางสมองในการประมวลข้อมูลไว้ดังนี้
เป็นทฤษฏีที่สนใจศึกษาเกี่ยวกับกระบวนการพัฒนาสติปัญญาของมนุษย์  โดยให้ความสนใจเกี่ยวกับการทำงานของสมอง  ทฤษฏีนี้มีแนวคิดว่า  การทำงานของสมองมนุษย์มีความคล้ายคลึงกับการทำงานของคอมพิวเตอร์   หลักการจัดการเรียนการสอนตามทฤษฏีนี้  คือ  การนำเสนอสิ่งเร้าที่ผู้เรียนรู้จักหรือมีข้อมูลอยู่จะสามารถช่วยให้ผู้เรียนหันมาใส่ใจและรับรู้สิ่งนั้น  จัดสิ่งเร้าในการเรียนรู้ให้ตรงกับความสนใจของผู้เรียน  สอนให้ฝึกการจำโดยใช้วิธีการที่หลากหลาย  หากต้องการให้ผู้เรียนจดจำเนื้อหาสาระใดๆ  ได้เป็นเวลานาน  สาระนั้นจะต้องได้รับการเข้ารหัส(encoding)  เพื่อนำไปเข้าหน่วยความจำระยะยาว  วิธีการเข้ารหัสสามารถทำได้หลายวิธี  เช่น  การท่องจำซ้ำๆ  การทบทวน  หรือการใช้กระบวนการขยายความคิด

สมจิตต์  สินธุชัย ได้รวบรวมทฤษฎีกระบวนการทางสมองในการประมวลข้อมูลไว้ดังนี้

ทฤษฎีประมวลสารสนเทศ (Information Processing Theory) เป็นทฤษฎีที่ได้รับความนิยมตั้งแต่ปี ค.ศ.1950 จนกระทั่งปัจจุบัน มีชื่อเรียกในภาษาไทยหลายชื่อ เช่นทฤษฎีประมวลข้อมูลข่าวสาร ทฤษฎีประมวลสารสนเทศ เป็นทฤษฎีการเรียนรู้กลุ่มพุทธินิยม (Cognitivism)  ทฤษฎีท้าทายแนวความคิดของกลุ่มพฤติกรรมนิยมจึงไม่สนใจเงื่อนไขปัจจัยภายนอก (External condition) แต่ให้ความสนใจเกี่ยวกับกระบวนการภายในซึ่งเป็นกระบวนการทางปัญญา ระหว่างสิ่งเร้าและการตอบสนอง ผู้เรียนเป็นผู้แสวงหาและประมวลสารสนเทศด้วยตนเองโดยการเลือก ให้ความสนใจ เปลี่ยนรูป และทำซ้ำข้อมูลสารสนเทศ เชื่อมโยงความรู้ใหม่กับความรู้เดิม และการจัดระเบียบความรู้เพื่อที่จะทำให้มีความหมาย (Mayer,1996 อ้างถึงใน Schunk) ทฤษฎีนี้มีแนวคิดว่า การทำงานของสมองมีความคล้ายคลึงกับการทำงานของเครื่องคอมพิวเตอร์ เป็นทฤษฎีที่พยายามอธิบายให้เข้าใจว่าคนรับข้อมูล หรือรับความรู้ใหม่อย่างไร เมื่อรับแล้ว จะเก็บสะสมไว้ในลักษณะใด และจะสามารถดึงความรู้นั้นมาใช้ได้อย่างไร ซึ่ง Biehler & Snowman (1990) กล่าวว่าในปัจจุบันทฤษฎีประมวลสารสนเทศ เป็นทฤษฎีการเรียนรู้ที่สำคัญทางด้านจิตวิทยาการเรียนรู้ ซึ่งมีคุณค่าอย่างยิ่งในการพัฒนาความสามารถในการเรียนรู้ของผู้เรียน

ความคิดพื้นฐานในการใช้ทฤษฎีประมวลสารสนเทศ

ตามทัศนะของนักจิตวิทยาพุทธินิยม ความคิดพื้นฐานในการใช้ ทฤษฎีประมวลสารสนเทศ มีดังต่อไปนี้ (สุรางค์ โคว้ตระกูล,2554)

1. การเรียนรู้สิ่งใดก็ตามผู้เรียนสามารถควบคุมอัตราความเร็วของการเรียนรู้ และขั้นตอนการเรียนรู้ได้

2. การเรียนรู้เป็นการเปลี่ยนแปลงความรู้ของผู้เรียน ทั้งทางด้านปริมาณและคุณภาพซึ่งหมายความว่า นอกจากผู้เรียนจะเพิ่มจานวนของสิ่งที่เรียนรู้ ผู้เรียนจะสามารถเรียบเรียงและรวบรวมให้เป็นระเบียบ เพื่อจะเรียกใช้ในเวลาที่ต้องการได้

การประมวลข้อมูลตามแนวความคิดของทฤษฎีประมวลสารสนเทศ

คลอสเมียร์ (Klausmeire, 1985 ) ได้อธิบายการเรียนรู้ของมนุษย์โดยเปรียบเทียบการทำงานของคอมพิวเตอร์กับการทำงานของสมอง ซึ่งมีการทำงานเป็นขั้นตอนดังนี้คือ

1. การรับข้อมูล (Input) โดยผ่านทางอุปกรณ์หรือเครื่องรับข้อมูล

2. การเข้ารหัส (Encoding) โดยอาศัยชุดคำสั่งหรือซอฟต์แวร์ (Software)

3. การส่งข้อมูลออก (Output) โดยผ่านทางอุปกรณ์

กระบวนการประมวลข้อมูลสารสนเทศ

กระบวนการประมวลข้อมูลสารสนเทศ เป็นกระบวนการทางสมองในการจัดการเก็บข้อมูลข่าวสารที่เป็นสิ่งแวดล้อมภายนอกตัวบุคคล ผ่านการรับรู้เข้ามาในสมอง นำไปเข้ารหัสข้อมูล จัดข้อมูลเป็นหมวดหมู่ แล้วเก็บบันทึกไว้ในสมอง ซึ่งสามารถเรียกกลับมาใช้ใหม่ได้ เรียกว่าเป็นกระบวนการประมวลข้อมูลสารสนเทศ (Information processing) ข้อมูลจากสิ่งแวดล้อมที่ผ่านกระบวนการประมวลข้อมูลสารสนเทศของสมอง จะถูกจัดเก็บในรูปความจำ และเปลี่ยนรูปแบบความจำไปในแต่ละขั้นตอนของกระบวนการ จำแนกรูปแบบความจำได้เป็น 3 รูปแบบ คือ

1. ความจำจากการสัมผัส (Sensory Memory)

เป็นการจัดเก็บข้อมูลเบื้องต้นที่ตรงตามสภาพความเป็นจริงตามธรรมชาติของสิ่งเร้า ข้อมูลนี้จะอยู่ระยะสั้นเพียง 1-3 วินาที เพื่อรอการตัดสินใจว่า จะให้ความสนใจต่อหรือไม่ ถ้าสนใจก็จะเข้ารหัสเก็บไว้ในความจำระยะสั้น (STM) ซึ่งกระบวนการควบคุมให้เกิดความจำระยะนี้คือ การระลึกได้ (Recognition) ถึงสิ่งที่ได้เรียนรู้มาแล้ว และความใส่ใจ (Attention) ต่อข้อมูลที่รับรู้

2. ความจำระยะสั้น (Short-term Memory หรือ STM)

ความจำระยะสั้นมีความสำคัญต่อสิ่งที่จะเรียนรู้มาก  เป็นความจำที่เกิดขึ้นหลังจากการรับรู้สิ่งเร้าที่ได้เข้ารหัสแล้วจะคงอยู่ในความจำระยะสั้น และมีความจุได้ในปริมาณจำกัด หากไม่ได้รับการจัดกระทำใดๆ เช่น การท่องหรือการทบทวน ข่าวสารข้อมูลนั้นก็จะหายไปในเวลาไม่กี่วินาที นักจิตวิทยาศึกษาเกี่ยวกับความจำระยะสั้นพบว่าอย่างมากจำได้เพียง 20 วินาทีหรือระหว่าง 15-30 วินาที  บางครั้งเรียกความจำระยะสั้นว่า ความจำปฏิบัติการ (Working memory)  เพราะเป็นความจำเกี่ยวกับสิ่งที่เราต้องการใช้ในขณะหนึ่ง ในช่วงที่กำลังทำการประมวลสาระสนเทศเท่านั้น โดยก่อนที่สมองจะบันทึกข้อมูลในความจำระยะยาว (LTM) สมองจะทำการจัดหมวดหมู่ของข้อมูลที่จะบันทึกเสียใหม่ เพื่อให้เข้ากับหมวดหมู่ของข้อมูลเก่าที่ได้บันทึกไว้แล้ว เพื่อความสะดวกในการเรียกข้อมูลมาใช้ในอนาคต

3. ความจำระยะยาว (Long-term Memory หรือ LTM)

ถ้าต้องการเก็บข้อมูลที่รับเข้ามาในความจำระยะสั้นไว้ใช้ภายหลัง ข้อมูลนั้นจะต้องประมวลและเปลี่ยนรูป (Processed and Transformed) จากความจำระยะสั้น (STM) ไปใช้ใน ความจำระยะยาว (LTM)  กระบวนการที่ใช้เรียกว่าการเข้ารหัส (Encoding) ซึ่งอาจเกิดขึ้นโดยการท่องซ้ำๆ หลังจากข้อมูลเข้ามาที่ ความจำระยะสั้น (STM) และการท่องจำอย่างไม่ใช้ความคิด (Rote Learning) เช่นการท่องสูตรคูณ การท่องซ้ำหลายๆครั้งก็จะเข้าไปเก็บไว้ในความจำระยะยาว (LTM)   ซึ่งเป็นความจำที่มีความคงทนถาวร  นอกจากการท่องซ้ำจะช่วยสิ่งที่เรียนรู้ให้ไปเก็บไว้ในความจำระยะยาว (LTM) มีวิธีการกระบวนการขยายความคิด (Elaborative operations process) ที่ใช้ในการเรียนรู้สิ่งที่มีความหมาย  (Meaningful learning) คือวิธีการที่ผู้เรียนจะต้องพยายามที่จะนำความสัมพันธ์ของสิ่งที่เรียนรู้ใหม่กับสิ่งที่เคยรู้มาก่อนที่เก็บในความจำระยะยาว (LTM)   สิ่งที่เคยเรียนรู้มาก่อนและเก็บไว้ที่ความจำระยะยาว (LTM) จะมีอิทธิพลต่อสิ่งที่เรียนรู้ใหม่ ความจำระยะยาวสามารถจัดเก็บข้อมูลได้ไม่จำกัดจำนวน โดยมีการจัดเก็บเรียงลำดับเป็นระบบเครือข่าย (Network) ถ้าเป็นข้อมูลใหม่ที่ไม่สัมพันธ์กับข้อมูลเดิมก็จะไม่ได้รับการจัดรวมกับเครือข่ายเดิม แต่จะจัดระบบเพิ่มเครือข่ายใหม่ขึ้นเอง ข้อมูลในความจำระยะยาวจะจัดเก็บเป็นภาษาและภาพโดยจัดเก็บแยกจากกัน แต่มีความสัมพันธ์กัน

ขั้นตอนการประมวลข้อมูลสารสนเทศ

เมื่อข้อมูลผ่านเข้าไปในสมองของมนุษย์ โดยผ่านประสาทสัมผัสทั้งห้าจะเกิดการแปรข้อมูล เพื่อเตรียมนำไปเก็บไว้ในความจำรูปแบบต่างๆ และพร้อมที่จะให้เรียกกลับขึ้นมาใช้ได้อีก ซึ่งมีขั้นตอน ดังนี้ (Holland, 1974 อ้างถึงใน วรรณี ลิมอักษร, 2546)

1. ขั้นการเข้ารหัส (Encoding)

เมื่อสมองรับรู้ข้อมูลที่จะจำแล้ว ก็จะผ่านข้อมูลที่รับรู้ไปยังสมอง สมองไม่ได้บันทึกข้อมูลที่รับสัมผัสโดยตรง แต่จะเปลี่ยนเป็นรหัสเสียก่อน เช่น เมื่อนักเรียนได้ยินเสียงครูสอน เสียงครูไม่ได้ถูกบันทึกเข้าไปในสมองจริง แต่เสียงนั้นจะถูกเปลี่ยนให้เป็นรหัสเสียก่อน จึงจะนำเข้าไปจำไว้ในสมองส่วนความจำระยะสั้นต่อไป

2. ขั้นเก็บรหัส (Storage)

เป็นการบันทึกข้อมูลที่เปลี่ยนแปลงเป็นรหัสเรียบร้อยแล้วในความจำระยะสั้นบันทึกลงบนสมองให้เป็นความจำระยะยาว โดยสมองจะนำการจัดหมวดหมู่ของข้อมูลที่บันทึกเสียใหม่ เพื่อให้เข้ากับหมวดหมู่ของข้อมูลเก่าที่ได้บันทึกไว้แล้วทุกครั้ง และเพื่อความสะดวกในการระลึกข้อมูลนั้นในอนาคต เช่น จะบันทึกข้อมูล ปากกา แก้วน้ำ จาน ยางลบ ชาม ดินสอ ถาด ไม้บรรทัด สมองจะจัดหมวดหมู่ข้อมูลเป็น 2 ชุด คือ ชุดเครื่องเขียน ได้แก่ ปากกา ยางลบ ดินสอ ไม้บรรทัด และชุดภาชนะ คือ แก้วน้ำ จาน ชาม ถาด จากนั้นสมองจึงทำการบันทึกความจำโดยสร้างรอยความจำ (Memory trace) ไว้ในสมอง

3. ขั้นการถอดรหัส (Retrieval)

เป็นการคิดค้นหรือการคืนมาของข้อมูลที่บันทึกเอาไว้ในความจำระยะยาว กลับเข้ามาสู่ความจำระยะสั้น หากข้อมูลที่ระลึกได้ตรงกับข้อมูลที่บันทึกไว้แสดงว่าจำได้ แต่ถ้าข้อมูลที่ระลึกได้ไม่ตรงกับข้อมูลที่บันทึกไว้ แสดงว่ามีการลืมเกิดขึ้น

องค์ประกอบของกระบวนการประมวลข้อมูลสารสนเทศ

การที่บุคคลจะมีกระบวนการประมวลข้อมูลสารสนเทศที่มีประสิทธิภาพนั้นจะต้องมีระบบความจำข้อมูลที่ดี การจำข้อมูลได้มากน้อยเพียงใดก็ขึ้นกับกระบวนการทางปัญญาของบุคคลนั้น ซึ่งประกอบด้วย (Joyce et al., 1992 อ้างถึงในทิศนา แขมมณี, 2553; สุรางค์ โคว้ตระกูล,2554)

1. การใส่ใจ (Attention) ความใส่ใจเป็นปัจจัยสำคัญในการรับข้อมูลเพื่อเข้ารหัสเก็บไว้ในความจำระยะสั้น (STM) เป็นลักษณะของการเลือกให้ความสนใจเฉพาะข้อมูลบางส่วนที่อยู่ในความสนใจ Biehler กล่าวว่า “แม้สิ่งเร้าจะมีมากมาย แต่เราจะให้ความใส่ใจเพียงหนึ่งในสามเท่านั้น”ผู้เรียนจะให้ความใส่ใจเฉพาะสิ่งที่เขามีความคิดเกี่ยวกับเรื่องนั้นอยู่แล้ว และจะละเลยที่จะให้ความสนใจกับเรื่องอื่น หากบุคคลมีความใส่ใจในข้อมูลที่ได้รับเข้ามาทางประสาทสัมผัส (SM) ข้อมูลนั้นก็จะถูกนำเข้าไปสู่ความจำระยะสั้น (STM) ต่อไป หากไม่ได้รับความใส่ใจ ข้อมูลนั้นก็จะเลือนหายไปอย่างรวดเร็ว

2. การรับรู้ (Perception) เมื่อบุคคลใส่ใจในข้อมูลใดที่รับเข้ามาทางประสาทสัมผัส บุคคลก็จะรับรู้ข้อมูลนั้น และนำข้อมูลนี้เข้าสู่ความจำระยะสั้น (STM) ต่อไป ข้อมูลที่รับรู้นี้ จะเป็นความจริงตามการรับรู้ (Perceieved reality) ของบุคคลนั้น ซึ่งอาจไม่ใช่ความจริงเชิงปรนัย (Objective reality) เนื่องจากเป็นความจริงที่ผ่านการตีความจากบุคคลนั้นมาแล้ว

3. การทำซ้ำ (Rehearsal) หากบุคคลมีกระบวนการรักษาข้อมูลโดยการทบทวนซ้ำแล้วซ้ำอีก ข้อมูลนั้นก็จะยังคงถูกเก็บรักษาไว้ในความจำระยะสั้น (STM) หรือความจำปฏิบัติการ

4. การเข้ารหัส (Encoding) หากบุคคลมีกระบวนการสร้างตัวแทนทางความคิด (Mental representation) เกี่ยวกับข้อมูลนั้น โดยมีการนำข้อมูลนั้นเข้าสู่ความจำระยะยาว (LTM) และเชื่อมโยงเข้ากับสิ่งที่มีอยู่แล้วในความจำระยะยาว การเรียนรู้อย่างมีความหมายก็จะเกิดขึ้น

5. การเรียกคืน (Retrieval) การเรียกคืนข้อมูลที่จำไว้ในความจำระยะยาว (LTM) เพื่อนำออกมาใช้ มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการเข้ารหัส หากการเข้ารหัสทำให้เกิดการเก็บจำได้ดีมีประสิทธิภาพ การเรียกคืนก็จะมีประสิทธิภาพตามไปด้วย

อาจกล่าวได้ว่า สิ่งสำคัญของการประมวลข้อมูลสารสนเทศอยู่ที่ความสามารถในการเก็บบันทึกข้อมูลที่รับเข้ามาในสมองส่วนความจำระยะยาว และสามารถเรียกขึ้นมาใช้ประโยชน์ได้ ซึ่งจะส่งผลต่อการเรียนรู้สิ่งใหม่ได้มีประสิทธิภาพ ทั้งนี้เพราะ ความจำเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของการเรียนรู้ทุกชนิด ไม่ว่าจะเป็นการเรียนรู้ลักษณะใดความจำจะเป็นตัวเชื่อมต่อระหว่างการเรียนรู้กับการคิดของบุคคลนั้นๆ

สรุป
     ทฤษฎีกระบวนการทางสมองในการประมวลข้อมูลเป็นทฤษฏีที่สนใจศึกษาเกี่ยวกับกระบวนการพัฒนาสติปัญญาของมนุษย์  โดยให้ความสนใจเกี่ยวกับการทำงานของสมอง  ทฤษฏีนี้มีแนวคิดว่า  การทำงานของสมองมนุษย์มีความคล้ายคลึงกับการทำงานของคอมพิวเตอร์ คือ มีการรับข้อมูล โดยผ่านทางอุปกรณ์หรือเครื่องรับข้อมูล, มีการเข้ารหัส โดยอาศัยชุดคำสั่งหรือซอฟต์แวร์ และมีการส่งข้อมูลออก โดยผ่านทางอุปกรณ์      
     หลักการจัดการเรียนการสอนตามทฤษฏีนี้  คือ  การนำเสนอสิ่งเร้าที่ผู้เรียนรู้จักหรือมีข้อมูลอยู่จะสามารถช่วยให้ผู้เรียนหันมาใส่ใจและรับรู้สิ่งนั้น  จัดสิ่งเร้าในการเรียนรู้ให้ตรงกับความสนใจของผู้เรียน  สอนให้ฝึกการจำโดยใช้วิธีการที่หลากหลาย  หากต้องการให้ผู้เรียนจดจำเนื้อหาสาระใดๆ  ได้เป็นเวลานาน  สาระนั้นจะต้องได้รับการเข้ารหัส(encoding)  เพื่อนำไปเข้าหน่วยความจำระยะยาว  วิธีการเข้ารหัสสามารถทำได้หลายวิธี  เช่น  การท่องจำซ้ำๆ  การทบทวน  หรือการใช้กระบวนการขยายความคิด

ที่มา

             ทิศนา แขมมณี. (2553).  ศาสตร์การสอน : องค์ความรู้เพื่อการจัดกระบวนการเรียนรู้ที่มีประสิทธิภาพ. (พิมพ์ครั้งที่ 12).  กรุงเทพฯ : ด่านสุทธาการพิมพ์.

             สยุมพร ศรีมุงคุณ. (2555). https://www.gotoknow.org/posts/341272. [ออนไลน์] เข้าถึงเมื่อวันที่ 29 มิถุนายน 2561.

             สมจิตต์  สินธุชัย. (2556). http://km-bcns.blogspot.com/2013/07/information-processing-theory.html. [ออนไลน์] เข้าถึงเมื่อวันที่ 29 มิถุนายน 2561.