Le ricerche sperimentali hanno dimostrato che, per migliorare il livello dell'apprendimento, è necessario presentare il materiale didattico attraverso formati diversi. Sostanzialmente, oltre ai docenti e agli studenti si aggiungono linguaggi e segni di natura diversa, tipici degli ambienti multimediali. Tutti gli approcci considerano l’apprendimento multimediale
come una “elaborazione attiva” di informazioni che vengono mostrate in diversi formati (Mammarella et al. 2005).
Le tecnologie multimediali permettono di sostituire il classico schema di apprendimento “faccia a faccia”, con un nuovo tipo di apprendimento che può essere blended (misto) oppure completamente on-line (e-learning). Il ruolo dell’insegnante non è più soltanto quello di trasmettere la conoscenza: mediando fra studenti e tecnologia il docente si trasforma in un facilitatore della conoscenza. Il docente deve scegliere lo strumento più adatto, poiché lo strumento cambia il modello didattico ovvero l’impostazione che viene data alla didattica (Calvani, 2009).
Nella teoria della “Doppia Codifica” Allan Paivio evidenzia come gli stimoli percettivi visivi e uditivi provenienti dal mondo esterno, oltre a essere intercettati da sensi diversi, vengono elaborati dal nostro cervello in modo differente. Due sono i sistemi di codifica per l’elaborazione e la rappresentazione delle informazioni: un sistema verbale e un sistema non verbale. Tali sistemi sono suddivisi in sottosistemi deputati all’elaborazione delle informazioni visive, uditive, tattili, etc. Ad un input verbale corrisponde un output verbale e ad un input non verbale corrisponde un output non verbale. Nell’apprendimento multimediale, secondo Paivio, questi due sistemi vanno ad integrarsi ma sono processati separatamente. I dati sperimentali sono in accordo con l’ipotesi secondo la quale la memoria trae vantaggio dalla doppia codifica (Paivio [1], 1991; Paivio [2], 1991). Nella teoria del “Carico Cognitivo” Paul Chandler e John Sweller si focalizzano sul concetto di risorse cognitive disponibili durante l’esecuzione di un compito, su come esse vengano utilizzate durante l’apprendimento e su come vengano direzionate verso obiettivi specifici di apprendimento (per non determinare un sovraccarico cognitivo). Lo studente, per apprendere, ha bisogno di elaborare l’informazione costruendo delle rappresentazioni integrate di testo e figure. Visto che le risorse cognitive sono limitate, è possibile processare contemporaneamente soltanto una certa quantità di informazioni. Riducendo il carico cognitivo associato alla costruzione di tali rappresentazioni, aumentano le risorse destinate al processo di apprendimento. Nell’ambito dell’apprendimento multimediale, per non
sovraccaricare eccessivamente il cervello, è preferibile utilizzare diversi strumenti didattici piuttosto che uno solo (Chandler & Sweller, 1991). Nella teoria delle “Rappresentazioni Multimediali” Wolfgang Schnotz evidenzia come esistano due tipi di rappresentazioni: esterne e interne. Le rappresentazioni esterne possono essere “esclusivamente” o descrittive (simboli verbali come un testo) o pittoriche (simboli iconici come le immagini o le figure); in entrambi i casi le rappresentazioni vengono associate ad un certo contenuto. Le rappresentazioni interne appartengono alla dimensione soggettiva e coincidono con i modelli mentali (o immagini mentali), i quali possono essere scomposti in simboli più semplici (rappresentazioni verbali) pur mantenendo le caratteristiche strutturali (rappresentazioni pittoriche); possono quindi assumere “contemporaneamente” sia una natura descrittiva che pittorica. Schnotz descrive l’apprendimento multimediale come l’interazione tra rappresentazioni esterne e interne, sottolineando la natura e il ruolo (fondamentale) svolto da tali rappresentazioni nella costruzione di una conoscenza multimediale (Schnotz, 2001).
Secondo Richard Mayer, professore di Psicologia presso l’Università della California, l’apprendimento richiede la partecipazione “attiva” dello studente attraverso una serie di processi cognitivi: selezione delle informazioni, organizzazione delle informazioni in una rappresentazione mentale adeguata, integrazione delle informazioni con la conoscenza già acquisita. L’esito di tale processo, concetto di “elaborazione attiva”, è la costruzione di una rappresentazione mentale coerente utile all’apprendimento dei contenuti (Mayer, 2000).
Il principio noto come “principio multimediale”, afferma che gli esseri umani apprendono in maniera più efficace quando le parole vengono combinate assieme alle immagini “… people learn more deeply from words and pictures
than from words alone ...” (Mayer, 2005 pag. 47).
Tuttavia, la semplice aggiunta di parole alle immagini non è un modo efficace per raggiungere l’apprendimento multimediale. Per questo Mayer sviluppa un modello che tiene conto delle teorie descritte in precedenza.
L’obiettivo è quello di creare dei supporti didattici alla luce di come funziona la mente umana. Questa è la base per la teoria Cognitiva di Mayer “dell’Apprendimento Multimediale” (Mayer, 2001; Mayer, 2005).
Questa teoria propone tre assunti principali: ci sono due canali separati (uditivo e visivo) per l’elaborazione delle informazioni, ogni canale ha una capacità limitata, l’apprendimento è un processo attivo di filtraggio – selezione – organizzazione – e integrazione delle informazioni in base alle conoscenze precedenti.
Presenta l’idea che il cervello non interpreta una presentazione multimediale di parole, immagini e informazioni uditive in modo mutuamente esclusivo. Piuttosto questi elementi sono selezionati e organizzati in modo dinamico per la produzione di costrutti logici.
Il modo migliore per ottenere dei risultati significativi di apprendimento è “l’active learning”: il discente è operativamente attivo sia cognitivamente che fisicamente. Gli obiettivi principali dell’apprendimento multimediale sono “ricordare” e “comprendere” (transfer). Con il primo termine ci si riferisce all’abilità di riprodurre o riconoscere il materiale presentato, mentre con il secondo termine ci si riferisce all'abilità di comprendere quanto si è studiato.
Sono stati effettuati molti studi che hanno dimostrato come la teoria sia valida e in continua evoluzione anche al giorno d’oggi. Per oltre un decennio Richard Mayer ha studiato il modo in cui gli studenti apprendono, cercando di individuare la modalità migliore per stimolare entrambi i canali (Clark & Mayer, 2011).
In particolare ha usato undici studi per confrontare le modalità di apprendimento degli studenti. Mayer, alla luce di evidenze sperimentali, propone alcuni principi fondamentali (dapprima sei e attualmente dieci) dell’apprendimento multimediale suddivisi per aree di intervento (Mayer, 2008), (Mayer & Johnson, 2008).
Riduzione dei processi cognitivi estranei:
1. principio di coerenza – le persone imparano meglio quando il materiale estraneo (parole, immagini e suoni) viene escluso piuttosto che incluso;
2. principio di segnalazione – le persone imparano meglio quando vengono aggiunte delle segnalazioni per evidenziare l’organizzazione del materiale essenziale;
3. principio di ridondanza – le persone imparano meglio quando vengono combinate insieme animazione e narrazione (piuttosto che animazione e testo scritto o animazione, narrazione e testo scritto); 4. principio della contiguità spaziale – le persone imparano meglio
quando le parole vengono presentate nei pressi delle immagini corrispondenti piuttosto che distanti tra loro (sulla pagina o sullo schermo);
5. principio della contiguità temporale – le persone imparano meglio quando le parole vengono presentate contemporaneamente alle immagini corrispondenti piuttosto che in successione.
Miglioramento dei processi cognitivi essenziali:
6. principio della segmentazione – le persone imparano meglio da una lezione multimediale quando questa viene suddivisa in segmenti in base al percorso di apprendimento degli utenti piuttosto che presentarla come un’unità continua;
7. principio della pre-formazione – le persone imparano meglio da una lezione multimediale quando conoscono i nomi e le caratteristiche dei principali concetti che verranno illustrati;
8. principio della modalità – le persone imparano meglio quando la presentazione multimediale è costituita da un’animazione narrata piuttosto che che da un’animazione e un testo scritto.
Promozione dei processi generativi:
9. principio della multimedialità – le persone imparano meglio quando vengono usate le parole e le immagini piuttosto che il solo testo; 10. principio della personalizzazione – le persone imparano meglio dalle
lezioni multimediali quando le parole vengono scritte in uno stile colloquiale piuttosto che in uno stile formale.
A sostegno di ciò, diverse ricerche hanno messo in luce sia come l’aggiunta di elementi seduttivi costituisca un ostacolo sia per il ricordo che per la comprensione del materiale presentato (Moreno & Mayer, 2000; Mayer, 2001; Mayer & Moreno, 2003), sia come una presentazione costituita da animazione e narrazione sia superiore rispetto a una presentazione costituita da animazione e testo scritto (Mousavi et al., 1995; Mayer, 2001).