מהי הדמיה ומדוע היא נחוצה?

ההדמיה מאופיינת בניסיון לייצג באופן מלאכותי עולם או מערכת, אמיתיים או דמיוניים. דוגמאות לכך הן ההדמיות של פעולת מנוע המכונית, הלב ותכנון עיר שהכרתם זה עתה; הדמיה של ראקציה כימית; הדמיה של תהליך הבחירות במדינה, והדמיה של יחסים בין יצורים בבית גידולם. מקובל לתאר הדמיה לימודית כהצגה דינמית של תהליכים או מערכות, שלמשתמש יש מידת מה של שליטה בהם. הדמיות לימודיות מתמקדות בדרך כלל בתופעות, בתהליכים ובמערכות מורכבים וקשים לתפיסה, שהבנתם דורשת יכולת הפשטה והמשגה גבוהים.

מדוע אנו נזקקים להדמיה ולא מסתפקים ב"דבר האמיתי"? מדוע יש צורך בהדמיה של פעולת הלב, של פעולת מנוע המכונית או של תכנון עיר? הרי ידוע שאין כמו היכרות מיד ראשונה... לצורך הזה יש סיבות לימודיות, סיבות טכניות-ארגוניות-לוגיסטיות, סיבות כלכליות, וסיבות אתיות.

ביחידה 1 בקורס הכרתם את הגישה הקונסטרוקטיביסטית בלמידה, המניחה שלמידה משמעותית מתרחשת כשהלומד מַבנה ידע באופן פעיל, תוך פתרון בעיות בסביבת העבודה. ההדמיה הלימודית הממוחשבת מאפשרת ליישם את הגישה הקונסטרוקטיביסטית על-ידי שהיא מספקת ללומד את התנאים להבניית ידע תוך הפעלת סביבת העבודה, יצירת תוצרים בה ושליטה במרכיביה.

הדמיות לימודיות ממוחשבות נחוצות גם מפני שתופעות ומערכות רבות בעולמנו הן מורכבות ורב-ממדיות, וקשה להבינן. לעתים קרובות האתגר המרכזי בעיצובה של הדמיה הוא לפשט תופעות מורכבות מבלי שיאבדו את האותנטיות וה"ניחוח" האמיתי שלהן. למשל, ההדמיה של פעולת הלב מפשטת את המערכת וכוללת רק את מרכיביה העיקריים, אבל היא גם מאפשרת ללומד לשלוט בתנאים ולראות כיצד פעולת הלב משתנה בהם – כפי שקורה במציאות. לעומת זאת, במצבים אחרים האתגר הוא דווקא להציג את מורכבותן של מערכות ותופעות; במצבים אלה מניחים שכדי שהלומד יוכל להבין מערכת לעומק ולפתור בעיות הנוגעות לה, עליו להיחשף למלוא מורכבותה, להיות מסוגל לשלוט בה, להפעילה, ואף לבנותה. למשל, כדי להבין מערכה אקולוגית צריך להכיר היטב את היחסים בין היצורים השונים ובינם לבין התנאים הפיזיים השוררים בבית גידולם. הדמיה המניחה ללומד לשלוט על מרכיבי המערכת, מאפשרת לו הבנה טובה בהרבה מהסברים מילוליים, טובים ככל שיהיו. גם התכנון של עיר, שבו התנסית עם SimCity, מחייב להביא בחשבון מגוון רחב של גורמים, ואי אפשר להסתפק רק במספר מצומצם של היבטים נבחרים. הדמיה שבה הלומד פועל כמתכנן עיר, עשויה לשפר את יכולתו להבין את הנושא לעומק.

ההדמיות שתכירו במהלך יחידת הלימוד מדגימות את המתח שבין פישוט המורכבות של תופעות והתמקדות בעיקר, לבין שימור האותנטיות שלהן. האתגר העיצובי העומד בפני מתכנני הדמיות הוא, כאמור, לדאוג לאיזון בין שתי הדרישות האלה.

הדמיות לימודיות ממוחשבות נותנות מענה גם לבעיות טכניות ולוגיסטיות. למשל, יש תהליכים ותופעות שאי אפשר לעקוב אחריהם או לראותם בגלל גודלם (למשל, התפרקות של חומר ליונים בתמיסה) או בגלל היותם חבויים מעינינו (הלב או הבוכנה). יש תהליכים איטיים מאוד, כמו האבולוציה הביולוגית, או מהירים מאוד, כמו תנועת אלקטרונים. יש תחומים שההתנסות בהם יקרה מאוד או כרוכה בסיכונים (למשל, תרגול הטסת מטוס). בכל המקרים האלה ההדמיה עוקפת את המכשולים ומאפשרת ללומד להתבונן במשתנים, לשלוט בהם, לרכוש ניסיון במערכת ולהבינה לעומק. פריה ודיקינסון (Faria & Dickinson, 1994) הצביעו במחקרם על האפקטיביות הרבה של למידה בעזרת הדמיות ה"דוחסות" ממדים קשים לתפיסה כמו זמן, גודל ומהירות. גילגוס וד'קרוז (Gilgeous & D'Cruze, 1996) הצביעו על החיסכון המשמעותי בעלויות הודות לשימוש בהדמיות ובמשחקים במהלך ניתוח ולימוד של תהליכים ומודלים עסקיים.

יש תחומים שבהם ההתנסות מעוררת בעיות אתיות. למשל, בבתי ספר רבים נאסר ניתוח של צפרדע במסגרת לימודי הביולוגיה כדי להימנע מהריגת בעל חיים, והוחלף בהדמיה של הניתוח. דיון מעניין במחלוקת בנוגע לניתוח בעלי חיים לצורכי לימוד ובפתרון שהדמיות מציעות לסוגיה זו, תוכלו למצוא אצל אקפן (Akpan, 2000).

ההבנה שלהדמיות יש ערך רב במגוון רחב של היבטים, הובילה במהלך העשורים האחרונים להתחזקותן של גישות במערכות החינוך וההדרכה המצדדות במרכזיותה של ההדמיה בלמידה. גישות אלה טוענות שאפשר לדמות במחשב כמעט כל תופעה, תהליך או מערכת (ראו דולינג [Dowling, 1997] ברשימת הקריאה שלכם). גלנטר (Gelenter, 1991) אף הגדיל לעשות וניסח את התפיסה היומרנית המכונה "עולם המראות" (mirror world), שלפיה אפשר לבסס את כל הלמידה במערכות חינוך על הדמיות המשקפות את המציאות בדיוק רב, ומאפשרות ללומד לפעול בהן כאילו היו "הדבר האמיתי". ואכן, בשנים האחרונות אנו עדים להופעתן של יותר ויותר מערכות הדמיה ממוחשבות ברמת תחכום גבוהה, הנשענות על טכנולוגיות מולטימדיה מתקדמות ומציאות מדומה (virtual reality), ומציעות ללומד תחליף יעיל להבנת המציאות.

כפי שראינו עד כה, ההדמיות הלימודיות הן דרך יעילה לשיפור הלמידה ולמיקודו של הלומד בתוכני הלימוד המרכזיים; מעין הפרדת העיקר מהטפל. תאוריית גילוי האותות,(signal detection theory)o שנזכרה בקשר לעיצוב ממשקים ביחידה 3, רלוונטית גם להדמיות משום שהיא מספקת ביסוס עיוני לשאלה מדוע וכיצד לומדים בוחרים להתמקד במרכיבים מסוימים בסביבתם ולהזניח מרכיבים אחרים. התאוריה פותחה באמצע המאה העשרים בעיקר על סמך ניתוח תצפיות של בקרים במסכי רדר. במצבים ובתופעות רבים יש מגוון רב של גירויים, מהם חשובים יותר ("אות", "סיגנל") ומהם פחות ("רקע", "רעש"). כשאנו נחשפים למצבים ולתופעות כאלה, אנו נוטים לבחור באופן בררני את הגירויים העיקריים (האותות), למקד בהם את תשומת לבנו ולהזניח גירויים אחרים (רעש). למשל, כשאנו מתבוננים באנשים העוברים על פנינו ברחוב, מערכת גילוי האותות שלנו "מחליטה" עבורנו, באופן לא-מודע, במי מהאנשים נתמקד ומי יהיו "רקע" או "רעש" שנזניח בהתבוננותנו. גם כשאנו מאזינים להרצאה או למוסיקה, מערכת גילוי האותות שלנו "בוחרת" את האלמנטים המשמעותיים ביותר עבורנו.

ההדמיה הלימודית משמשת מעין מערכת מתוחכמת לגילוי ולסינון של אותות: כשהיא מפשטת מערכות או תופעות מורכבות, היא מסייעת ללומד להתמקד בהיבטים העיקריים שלהן ו"לנקות" את הרעש. לעומת זאת, במקרים שבהם יש עניין דווקא בהכרת מלוא המורכבות של המערכת, ההדמיה חושפת אותה על מורכבותה ורעשי הרקע שלה, ומאפשרת ללומד לחקור אותה בפרוטרוט, תוך הפעלתה ושליטה במרכיביה. ההחלטה על אופן תכנון ההדמיה, כמיקוד בעיקר או כחקירת המערכת במלוא מורכבותה, תלויה בטיב המערכת הנבדקת ובמטרות הלמידה. יישום מעניין של תאוריית גילוי האותות הציעו שני חוקרים (Butterfield & Pendegraft, 1996), שהדגימו כיצד הדמיה משחקית מסייעת לפשט תהליכים, להתמקד בעיקר ולהתעלם מ"רעשי הרקע" באינטראקציות המתקיימות בעבודת צוות.

מאפייני ההדמיה כסביבת למידה ייחודית

בסעיפים הבאים ניעזר בתובנות שרכשתם עד כה בעבודתכם עם הדמיות לשם דיון במאפייניה של ההדמיה הלימודית הממוחשבת כסביבת למידה.

א. ההדמיה חושפת ומפשטת את המבנה של מערכות ותופעות מורכבות

אפשר לראות מערכות כמורכבות ממספר רב של תת-מערכות. למשל: גוף האדם הוא מערכת המורכבת מתת-מערכות רבות, והלב ומחזור הדם הם רק אחת מהן. אך גם הלב עצמו הוא מערכת, שבתוכה יש כמה חלקים (כמו החדרים והעליות), הפועלים יחד בהרמוניה. במקרים רבים אנו מתקשים להבין כיצד מערכת מורכבת פועלת מפני שאיננו מכירים את כל רכיביה, וכן משום שאיננו מסוגלים לדמיין ולתפוס כיצד פועלים כל רכיבי המערכת יחד באופן מתוזמן והרמוני. למשל: מהם חלקי הלב השונים? כיצד פועלים כל החלקים יחדיו? איזה חלק פועל בכל רגע? מה קורה כשפעולתו של חלק אחד נפגמת? ההדמיה הלימודית באה לעזרתנו וחושפת בפנינו את המבנה של המערכת או התהליך מחד גיסא, ומפשטת אותו עבורנו מאידך גיסא.

מאייר (Mayer, 1989; 2000) חקר את ההשלכות הלימודיות שיש להצגה חזותית ודינמית של מידע בהדמיות. בעבודותיו הוא מציג ממצאים המצביעים על היתרון הברור שיש להצגה גרפית דינמית ואינטראקטיבית של מערכת על פני הסבר שהוא מילולי בלבד, שכן ייצוג גרפי מרחבי מציג בו-בזמן את כל רכיבי המערכת ואת היחסים ביניהם – מה שאי אפשר לעשות בטקסט כתוב. הדמיה גרפית ממוחשבת יכולה לשפר את יכולתו של הלומד לתפוס כיצד כל מרכיב של המערכת פועל בנפרד וגם כיצד כל המרכיבים האלה פועלים יחד בתיאום ליצירת המערכת השלמה.

ב. ההדמיה מפתחת ומאתגרת מודלים מנטליים

כפי שלמדנו עד כה, אחד השימושים החשובים של ההדמיות הלימודיות הוא לשפר את התפיסה של תהליכים ומערכות מורכבים, שאת מקצתם קשה ללומד לדמיין ללא ייצוג דינמי ואינטראקטיבי. בסעיף זה נדון במודלים שלומדים מפתחים כדי לשפר את הבנתן של מערכות ותהליכים, ובערכן של ההדמיות ביצירתם של מודלים אלה. עיקר הדיון התקיים כבר ביחידה 3 (ממשקי משתמש), והוא מוצג כאן שוב תוך הדגשת ההקשר להדמיות הלימודיות.

כדי להבין תופעה או מערכת (כמו קרדיולוג המבין את מערכת הלב, מכונאי המבין את פעולת המנוע או פסיכולוג המכיר היטב מטופל שלו), עלינו ליצור לעצמנו מודל מנטלי שלה. מה טיבו של מודל זה? מודל מנטלי הוא ייצוג מופשט, דינמי, חסכוני ובעל עוצמה של מערכת מורכבת, המגלם את הניסיון המצטבר שלנו עם התופעה או המערכת, ועשוי לסייע לנו בהבנתה או בזכירתה. כך, למשל, כשאדם טוען שהוא מכיר היטב את מנוע המכונית, אין הוא מתכוון בהכרח לומר שהוא יכול לשחזר בצורה מפורטת ודקדקנית כל פרט ופרט במנוע, אלא שיש לו ייצוג מופשט של מאפיינים ועקרונות פעולה מרכזיים, ובאמצעותם הוא יכול לפתור בעיות חדשות ולא מוכרות הקשורות בפעולת המנוע (למשל, לשער מה יקרה למנוע אם יקבל דלק לא מתאים או אם יתחמם יתר על המידה). מודלים מנטליים אינם סטטיים אלא מתפתחים ומתעדנים עם הזמן והניסיון. מצד אחד, כשמומחה נתקל בבעיה חדשה, ההתמודדות עמה משכללת ומעדנת את המודל המנטלי שלו לגבי התופעה; מהצד האחר, המודל המנטלי הוא המאפשר לו להתמודד ביעילות עם פתרון בעיות חדשות ולא מוכרות. לשון אחר, יכולתנו לפתור בעיות מורכבות תלויה במודלים המנטליים שלנו, ועוצמתם של המודלים המנטליים הולכת וגדלה ככל שאנו מתמחים בפתרון בעיות. המודל המנטלי מאפשר ל"בעליו" לערוך ניסויים מנטליים ואקסטרפולציות, לשנות בעיני רוחו משתנים של המערכת שבה הוא עוסק (גוף האדם, מנוע, מבנה ארכיטקטוני, יצירה ספרותית), ולחזות את התוצאות האפשריות של מניפולציות מנטליות כאלה. סוג כזה של אקסטרפולציות מאפשר למומחה לפתור בעיות ביעילות.

אם כן, מודלים מנטליים הם ייצוגים פנימיים של המציאות, שאנו נעזרים בהם כדי להבין תופעות. במהלך האינטראקציה שאנו מקיימים עם הסביבה אנו בונים לעצמנו מודלים מנטליים של התופעות שאנו באים עמן במגע. מודלים אלה מקנים לנו יכולת להבין טוב יותר את אופן פעולתם של עצמים או תופעות בסביבה, לשלוט בהם ולחזות את התנהגותם בתנאים מסוימים. דוגמאות נוספות למודלים מנטליים הם מודל של מבנה האטום ומודל של הדינמיקה הקבוצתית המתרחשת בצוות עבודה. יש הטוענים שמודלים מנטליים הם המבנה הבסיסי של ההכרה, ומצויים בבסיסו של כל תהליך חשיבה. אצל ולנשטיין (2002) תוכלו לקרוא בהרחבה על הגישות השונות בחקר המודלים המנטליים.

הדמיה לימודית היא אחד האמצעים הנפוצים והיעילים ביותר לבניית מודלים מנטליים אצל הלומד. למשל, הדמיה של התפרצות הר געש עשויה לסייע לנו ליצור ייצוג מופשט (כללי, לא של הר געש ספציפי), דינמי (מאפשר להציג את המערכת בפעולה ולשלוט בה), חסכוני (מתמקד במרכיבים המרכזיים של התופעה ומוותר על מאפיינים שוליים), ובעל עוצמה (מאפשר פתרון בעיות אותנטיות כמו חיזוי ההסתברות להתרחשותה של התפרצות נוספת במקום ובזמן מסוים) של התופעה.

הדמיות רבות מסייעות בבניית מודלים מנטליים של המציאות, המשפרים את הבנתנו אותה ואת יכולתנו לפתור בה בעיות. כל ההדמיות שהכרתם עד כה ביחידה סייעו ביצירת מודל מנטלי של התופעות שבהן עסקו, בין שהיה זה מודל מנטלי פשוט יחסית של פעולת הלב או מנוע הבוכנה, ובין שהיה מודל מנטלי מורכב יותר של התנהלות מערכת גדולה כמו עיר. הדמיות אלה עסקו בשאלות "איך זה עובד?" או "כיצד פועלת המערכת?"

ג. ההדמיה מזמנת התנסות בעולמות מציאותיים ודמיוניים
הדמיה אינה "הדבר האמיתי" אלא ייצוג מדומה של המציאות, ולפיכך היא משקפת מתח מובנה בין מציאות ודמיון. הדמיות רבות הן ראליסטיות למדי, כלומר, מדמות את המציאות כמעט כמות שהיא, ובכך מסייעות ללומד לקשר בין סביבת ההדמיה למציאות שהיא מייצגת, ולהיות מסוגל לפעול במציאות זו ולפתור בה בעיות. כך הדבר בהדמיות מודרניות של טיסה או נהיגה, המשמשות לאימון לפני הפעילות האמיתית, בשל עלותה והסיכון הכרוך בה. חוקרים מצאו שהדמיות בכלל, והדמיות ראליסטיות בפרט, מחזקות את הקשר בין הסיטואציה המדומה לבין המעשה במציאות (Manzoni & Anghern, 1998). אחרים הראו שיעילותה של ההדמיה עולה ככל שהיא מציגה את הסיטואציה באופן ראליסטי יותר (Redfern et al., 1996).

לעומת ההדמיות המדמות מצבים מציאותיים, ישנן הדמיות רבות המטפלות בנושאים דמיוניים. דוגמה לכך היא ההדמיה World Builders המאפשרת ללומד לבנות עולמות דמיוניים. הדמיות אחרות מאפשרות לשלוט במזג האוויר או לנוע בין כוכבים בשביל החלב. הנחת היסוד בעיצובה של הדמיה כזאת היא שהלומד מעוניין להיכנס לסיטואציה דמיונית, ש"כללי המשחק" של המציאות אינם חלים עליה, כדי שיוכל לחזור למציאות מצויד בכלים טובים יותר לתפקוד, להבנה ולשליטה. מחקרים רבים העוסקים בפסיכולוגיה של לומדים בסביבות מדומות (למשל Manzoni and Anghern, 1998), מראים שלומדים – ובעיקר צעירים – מסוגלים לתפקד היטב בסביבות דמיוניות לחלוטין, וליישם במציאות לקחים ועקרונות שנלמדו באותן סביבות דמיוניות.

קל יחסית לעצב הדמיות של תהליכים ומערכות הכפופים לחוקים מוגדרים, כמו בתחומי מדע שונים. לעומת זאת, קשה יותר לייצג בהדמיה מערכות של קשרים בין-אישיים כי אי אפשר להגדיר באופן מוחלט את המשתנים הפועלים במערכות האלה ומשפיעים עליהן. למשל, קשה להגדיר את המשתנים המשפיעים על הדינמיקה הבין-אישית המתרחשת בקבוצת בני אדם, ולכן קשה לתכנן הדמיה שתתאר במדויק את מארג הקשרים שיווצרו בכל קבוצה כזאת. מסיבה זו ההדמיות הממוחשבות העוסקות בתחומים אלה נדירות, יחסית.

האינטרנט והסייברספייס (המרחב הווירטואלי) מציעים תשתית חדשה ליצירת הדמיות יעילות ברמה הבין-אישית והתוך-אישית. הלומדים יכולים ליצור סביבות למידה המדמות אינטראקציה בין-אישית בעולמות וירטואליים, ובמהלכה המשתתפים מאמצים לעתים קרובות זהויות בדויות. דוגמה מעניינת לכך אפשר למצוא בסוגת (ז'אנר) משחקי התפקידים (roleplay) שהתפתחה בעשור האחרון באינטרנט. במִשחקים מהסוג MUD (Multi-User Domain) או MOO (Mud Object Oriented) , המשַחקים שותפים במסגרת של הדמיה רבת משתתפים המאפשרת להם לקיים ביניהם אינטראקציה ולעצב ביחד עולמות מדומים (O'Day, 1998). ראו למשל את העולם Avalon.

בשנים האחרונות אנו עדים לחדירת יכולות מולטימדיה מתקדמות אל האינטרנט, והעולמות המדומים התפתחו מעולמות המבוססים על טקסט בלבד לסביבות גרפיות. כיום, רבים מהם מעוצבים כסביבות תלת-ממדיות ומאפשרים למשתתפים לנווט בין חדרים וירטואליים, לפגוש עמיתים ולבנות מבני ידע משותפים. דוגמה מעניינת לכך אפשר למצוא בסביבות הדמיה מהסוג (Multi-User Simulation Environments) MUSE , המדמות מרחב דמיוני שבו פועלים הלומדים. למשל, ה- Oceana MUSE הוא עולם מדומה של איים, שתושביהם מפליגים ביניהם, מקיימים קשרים בין-אישיים, פותרים בעיות ומקבלים החלטות.

יכולתם של משתתפים לשחק תפקידים ודמויות מדומות במסגרת הדמיות אינטרנטיות מעלה שאלות מעניינות בקשר לתהליכי הלמידה של בני אדם שונים בסביבות מדומות, לעומת תהליך זה בסביבות ה"מציאות". למשל, חוקרים מציינים שבסביבות וירטואליות, כמו חדרי צ'אט, בני אדם מופנמים מצליחים להתבטא טוב יותר מבעולם המציאות, בזכות האנונימיות והיכולת לאמץ לעצמם דמויות שאולות (Amichai-Hamburger et al., 2002). אחרים (למשל Turkle, 1995) מתארים את היעילות הרבה של לימוד בעזרת הדמיות שבהן הלומדים מתפקדים כדמויות מדומות, ומצביעים על הגידול המשמעותי בהיקף ובעומק של הלימוד המתרחש בסביבות הדמיה אלה.

ד. ההדמיה מעודדת מעורבות של הלומד בתהליכי הלמידה

הדמיה לימודית ממוחשבת היא סביבת למידה פעילה, שבה הלומד מעורב בתהליכי הלמידה, שולט במשתני המערכת ואף מפעיל אותה. מעורבותו של הלומד בהדמיה עשויה להשתנות מהתבוננות פסיבית יחסית בהדמיית תהליך (כמו בהדמיית מנוע הרכב), דרך שליטה בכמה משתנים (כמו בהדמיית הלב) ועד להפעלת המערכת כמומחה השולט בה ופותר בה בעיות, או אף בונה אותה (כמו בהדמיה SimCity). סונדרס (Saunders, 1997) דוגל בלמידה התנסותית (experiential learning) בכלל ובלמידה בעזרת הדמיות בפרט. הוא ניתח מקרים של למידה התנסותית בתעשייה, והצביע על יתרונה הרב של ההדמיה ללימוד מושגים מסוימים לעומת השיטות המסורתיות של הרצאה ותרגול. בהקשר של למידה פעילה הציעו קירסלי ושניידרמן את תאוריית השותפות בלמידה (engagement theory) (Kearsley & Shneiderman, 1999). התאוריה מאמצת את עקרונות הגישה הקונסטרוקטיביסטית, וטוענת שלמידה משמעותית מתרחשת כשהתלמידים שותפים בתהליך הלמידה דרך ביצוע מטלות אותנטיות ורלוונטיות, המחייבות אינטראקציה עם סביבת הלמידה ובינם לבין עצמם. ייחודה של התאוריה בהדגשת התפקיד המרכזי שיש לטכנולוגיות המחשב והתקשורת ביצירת תנאים אופטימליים ללמידה מתוך מעורבות. ההדמיה הממוחשבת היא אחד הכלים המוצלחים ביותר ללמידה מעורבת שכזאת.

אחד האופנים הנפוצים לעורר בתלמידים עניין בהדמיה הוא לעצבה כסביבת משחק, שבה המשתתף לומד תוך מילוי תפקיד או דמות בעולם המדומה שהוא מפעיל. לדוגמה, בהדמיה SimCity, שהתנסיתם בה קודם, מלאתם תפקיד של מתכנן עיר. בהדמיה "כרמן סן דייגו", המשתתף לומד גאוגרפיה תוך שהוא "משחק" תפקיד של בלש הרודף אחרי עבריינית (איור 2). ההתנסות והשליטה במערכת מרתקות את הלומד במידה רבה, ואז הוא יכול להגיע ללמידה משמעותית דרך התנסות "אמיתית" עם התופעות הנלמדות.

סוגי הדמיות

עולם ההדמיות הלימודיות הוא מגוון ביותר, הן מבחינת הגישות הפדגוגיות המכתיבות את העיצוב והן מבחינת אופן מעורבותו של הלומד. הרפר ועמיתיו (Harper et al., 2000) תיארו הדמיות קונסטרוקטיביסטיות וציינו את יעילותן הרבה ביצירת תהליכי למידה משמעותיים. פפרט (Papert, 1981; 1993) וריבר (Rieber, 1996) תיארו את העולמונים (microworlds) כסוג מיוחד של הדמיות קונסטרוקטיביסטיות המשלבות למידה תוך כדי משחק ושותפות (engagement) (דיון מפורט בעולמונים מובא בהמשך הפרק). ג'ונסן (Jonassen, 2000) מדגיש את ערכן של ההדמיות כסביבה לפיתוח חשיבה, ומבדיל בין הדמיות המאפשרות ללומד לבנות מערכות לבין הדמיות המאפשרות ללומד להכיר מערכות. אלסי וטרוליפ (Alessi & Trollip, 1985) הבחינו בין שלושה סוגי הדמיות נפוצים: (1) הדמיה פיזית (physical simulation) המדמה אובייקט פיזי, כמו צפרדע לניתוח, מנוע רכב, או הלב; (2) הדמיית תהליך (procedural simulation), המקנה ללומד שליטה בתהליך כמו ביצוע בדיקה או הפעלת מכונה; (3) הדמיית מצב (situational simulation), המאפשרת ללומד לחקור את השפעתן של פעולות שונות על מצב המערכת או "לשחק" תפקיד במערכת. רפאלי ועמיתיו (Rafaeli et al., 2003) מבחינים בין הדמיות לפי אופן ניהולן (למשל, הדמיה קבוצתית לעומת הדמיה ליחידים) ולפי סגנון ההשתתפות של הלומדים בהן (למשל, הדמיה תחרותית לעומת הדמיה של שיתוף פעולה).

גרדלר (Gredler, 1996) הציעה את הסיווג המקובל ביותר כיום בקרב חוקרי הדמיות, והגדירה שני סוגים עיקריים: הדמיה מסמלת (symbolic simulation) והדמיה התנסותית (experiential simulation). מבחינים ביניהן לפי אופי פעילות הלומד ומטרות הביצוע של ההדמיה. הדמיה מסמלת נועדה לסייע ללומד להכיר ולהבין את אופן פעולתם של תהליך או מערכת. לעומתה, הדמיה התנסותית מאפשרת ללומד להתנסות עם המערכת כמפעיל "אמיתי" שלה, הפותר בעיות בעזרתה. אם כן, ההבדל הוא בין הבנה בסיסית של תופעה לעומת יכולת להפעיל את המערכת ולפתור בעיות אותנטיות ומורכבות הנוגעות לה. note_06

בדרך כלל, ההדמיות המסמלות הן פשוטות יותר, ומציגות באופן סכמתי יחסית את התופעות או המערכות שהן מטפלות בהן (למשל, הדמיית הלב או מנוע המכונית). לעומתן, ההדמיות ההתנסותיות מורכבות ומתוחכמות יחסית, ומאפשרות ללומד להכיר את המערכת או התופעה במלוא הפירוט והמורכבות שלה.

הדמיה מסמלת מייצגת באופן דינמי התנהגות של מערכת או חלק ממנה. הלומד מסוגל לשלוט ברכיבי המערכת כדי לנסות להבין את כללי התנהגותה או לחזותם. הדמיית מנוע המכונית או הדמיית הלב, שהכרתם קודם, הן הדמיות מסמלות קלסיות. הדמיות מסמלות הן בדרך כלל פשוטות, ומטרתן העיקרית להציע הסבר המפשט את האופן שבו פועלים המערכת או התהליך, ולשפר בכך את הבנתם. הדמיות מסמלות מעוררות את המודלים המנטליים שיש ללומד לגבי המערכת, ונשענות עליהם לשם יצירת הבנה. במקרה של שימוש לקוי במודל מנטלי, עלולה להיווצר אצל הלומד תפיסה שגויה לגבי התופעה. דוגמה מעניינת לשימוש לקוי במודלים מנטליים מצויה בהדמיות נפוצות לילדים, העוסקות בתהליך איבוד המים בצמחים (דיות, או טרנספירציה) ומשוות אותו לתהליך ההזעה אצל האדם. הדמיות אלה נשענות על מודל מנטלי שיש לנו על תהליך ההזעה, ויוצרות בעזרתו המשגה שגויה של תהליך הדיות, שאין לו כל קשר להזעה.

מבחינת פעולת הלומד עם ההדמיה, ההדמיות המסמלות מתייחדות בכך שהלומד אינו חלק פונקציונלי מהמערכת ואינו שותף בתוצרים הנוצרים במהלך ההדמיה. בדרך כלל הוא צופה בתהליכים מודגמים או מפעיל אותם.

הדמיה התנסותית היא הדמיה שבה מיוצגת מציאות אמיתית, מעין עולם שלם שמתקיימים בו כללי המציאות (או אפילו כלליה של מציאות וירטואלית). ייחודה בכך שהלומד הוא חלק בלתי-נפרד מהעולם המדומה; הוא מסוגל להתנסות בו כ"חבר מלא", ונושא באחריות מלאה ליצירת התוצרים בו. כשהוא פותר בעיות אותנטיות, הוא מבין את מורכבותה של המערכת ומסוגל להתמודד עם פתרון בעיות בתחום הנלמד. הדמיה התנסותית מאופיינת בדרך כלל במרכיבים האלה: (1) תפקיד (role) שהלומד מקבל על עצמו ופועל בהתאם לו, (2) תרחיש (סצנריו) מורכב של מטלות אותנטיות שהמערכת מטילה על הלומד, ומקצתן נוצרות בתגובה לפעולות הלומד, (3) ריבוי נתיבי פעולה אפשריים בהתנסות, (4) הלומד משתמש במגוון אסטרטגיות של קבלת ההחלטות. בדרך כלל, ההדמיות ההתנסותיות מורכבות בהרבה מההדמיות המסמלות. אם ההדמיות המסמלות מצטיינות בדרך כלל בפישוט המערכות והתהליכים, רוב ההדמיות ההתנסותיות מדגישות דווקא את מורכבותם. ההדמיות ההתנסותיות מייצגות בדרך כלל גישה קונסטרוקטיביסטית ללמידה, שבה הלומד מגבש את הידע שלו באופן עצמאי, תוך התנסות בפתרון בעיות בסביבה אמיתית ואותנטית.

ההבחנה בין סוגי ההדמיות אינה תמיד חדה וברורה, והיא מלאכותית במידה מסוימת. קל לעשותה לגבי הדמיות פשוטות, כמו הדמיית פעולת הלב, אך היא קשה למדי בנוגע להדמיות מורכבות. בהדמיות כאלה אפשר לעתים לשלב אלמנטים "מסמלים" בהדמיה התנסותית ואלמנטים "התנסותיים" בהדמיה מסמלת. הבעיה בולטת במיוחד בהדמיות העכשוויות, הנעזרות בכלי מולטימדיה מתקדמים, ומאפשרות ללומד לחוות למידה התנסותית אפילו בהדמיה מסמלת.

ההדמיות ההתנסותיות של סוף המאה העשרים ותחילת המאה העשרים ואחת הן הדמיות מורכבות ביותר, הנעזרות ביכולות המולטימדיה והחישוב הגבוהות של המחשב, ומאפשרות ללומד להפעיל סביבה מדומה הנראית ממש כמו הסביבה ה"אמיתית", וגם נשלטת על-ידי אותם חוקים כמו במציאות. עמן נמנות הדמיות הטיס או הדמיית ניהול העיר שהכרתם קודם. הדמיות התנסותיות מתקדמות כאלה מצויות כיום כמעט בכל תחומי החיים, הן בעולם העסקים והן בתחום ההדרכה וההוראה. הן מציינות התקדמות רבה בתהליך שהחל כבר בשנות השמונים של המאה העשרים, עם פיתוחם של גישת הקונסטרוקציוניזם (constructionism), שפת התכנות "לוגו", והמושג "עולמון" (microworld), על-ידי פפרט (Papert, 1981; 1993). כזכור לכם מיחידה 1, הגישה הקונסטרוקטיביסטית דוגלת בהבניית ידע על-ידי הלומד באמצעות פתרון בעיות אותנטיות, כדרך ליצירת הבנה מעמיקה של עקרונות, תהליכים ומערכות מורכבות. פפרט שכלל את הגישה הקונסטרוקטיביסטית בהדגישו את החשיבות הרבה שיש ללמידה מתוך יצירה (learning by doing; learning by making), תוך פתרון בעיות המחייב בנייה פיסית ממש של אובייקטים. לכן קרא לשיטתו "קונסטרוקציוניזם".

מגישת הקונסטרוקציוניזם פיתח פפרט את המושג עולמון, או עולם זוטא (microworld). עולמון הוא הדמיה ממוחשבת המדמה פלח של המציאות, ששולטים בה חוקים אמיתיים או מדומים. העבודה בעולמון מאפשרת ללומד להבין לעומק את החוקים השולטים במערכות בעזרת הפעלתן, בנייתן וביצוע מניפולציות במרכיביהן. העולמון הוא הדמיה שבה הלומד יכול לגלות ולהמשיג מושגים בדרך של חקירה והתנסות. אחד העולמונים הראשונים, המשמש עד היום מודל לחיקוי בפיתוח סביבה כזאת, הוא לוגו (LOGO) (Papert, 1981). לוגו הוא סביבה הבנויה מיחידות מבנה בסיסיות, שהלומד יכול לתכנת בעצמו, ועל-ידי כך להקנות להן תכונות שונות שיגדירו את התנהגותן במרחב ואת היחסים ההדדיים ביניהן. בסביבת לוגו הלומד יכול לבנות מושגים מתמטיים ולשפר את הבנתם בעזרת תכנות. תוך כדי בנייה הוא יכול לגלות את התכונות המתמטיות של אותם מושגים. יתרה מזאת, מכיוון שתהליך התכנות משקף את התהליכים הקוגניטיביים של הלומד, התהליכים הקוגניטיביים נעשים במהלך התכנות מודעים ללומד, והוא יכול עתה לשפרם.

כיוון שהעבודה בעולמונים משקפת תהליכים קוגניטיביים כלליים, שיערו פפרט ואחרים שלימוד בשיטה זו ישפר אסטרטגיות חשיבה כלליות, כמו תכנון ויצירתיות, המנותקות מתחום ידע ספציפי. לדעת ת'ורמן (Thurman ,1993), יש לעולמון ערך חינוכי רב מפני שהוא מקנה ללומד יכולת לעצב את העולם בעצמו ולשלוט במשתנים הפועלים עליו. כמה מההדמיות שהכרתם עד כה ביחידה, כגון SimCity והדמיית דוכן הלימונדה, הן בעצם עולמונים; בהדמיות אלה מיוצג פלח של המציאות במלוא מורכבותו, באופן ממוזער, ומאפשר ללומד לנסח בעצמו תובנות תוך בניית העולם, שליטה בו והתנסות בפתרון בעיות.