Ecology of learning with new media tools

6,024 views

Published on

Ecology of learning with new media tools

  1. 1. Ecology of learning with new  media tools  Lecture for the master of semio6cs program in Helsinki University for the course  “Semio6cs and media, sciences and technology studies”.  Kai Pata 
  2. 2. Ecology of…  •  I do not use ecology concepts merely as a  metaphor to describe the analogy of the system  components interrela6ons and func6oning in  digital and hybrid environments, but I believe  ecology principles are directly applicable for  describing…  •  A metaphor is an analogy between two objects or ideas, conveyed by the use of a word instead of  another.  An analogy is a comparison of certain similari6es between things which are otherwise  unlike.  •  A principle is a rule or law concerning a natural phenomenon or the func6on of a complex system.   •  NOTE: By Lackoff a "metaphor" is a maPer of thought, not merely a decora6on of words, so his “metaphors” are  directly used in embodied cogni6on framework. 
  3. 3. …learning and designing learning  •  …in hybrid new media spaces, using the  ecosystem model.  •  Who learns, what is learning?  •  …the cogni6ve process in which learner is acquiring knowledge, behaviors, skills, values or  preferences.  •  … the process in which learner ac;vely searches for meaning and constructs the  reality based upon their mental ac6vity and shares and nego;ates it socially  •  …a rela6vely permanent change in learner’s behavior that occurs as a result of prior  experience.  •  …the process in which learner and system (community, culture) detects and  corrects errors in order to fit and be responsive  Compare with Adapta6on ‐ the adjustment of an organism to its  environment in the process by which it enhances fitness to its niche 
  4. 4. Why should we use ecological  principles?  Internet 18 Feb 1999  •  We cannot use  predetermining  learning principles and  designs for  autonomous learners  who are interac6ng  within the self‐ organizing knowledge  ecosystems  •  Ecological learning is  self‐sustainable  Ecology is not synonymous with environment and environmentalism (environmental  conserva6on), but it explains the structure, func6oning and evolu6on of the ecosystem  at different levels. 
  5. 5. Learning ecology in hybrid ecosystems  Behavioral ecology  Ecosystem ecology Community ecology  Associa6on of communi6es  (community)  Person (individual)  Community/culture (species)  Ac6vity system  Personal environment  Personal network  Affordances  Community/cultural habitat  Community/cultural niche Distributed cogni6ve niche  Geo‐conceptual   (ontological) space  Community/cultural taskspace  Community/cultural affordances  Affordance network  Ar6fact‐actor network  who  where  Abstract  space  Hybrid spaces  how  Digital ecosystem  Affordance network  why  Person adapts behaviors to be fit  to the niche, and niche has  evolu6onary pressure on him  Community/culture and  niche evolves  Ecosystem evolves 
  6. 6. Person and the environment…  •  Are these two separate realms?  –  Persons: The realm of mental phenomena located  within the domain of one person (experiences,  thoughts, emo6ons)  –  The environment: The realm of physical objects (the  features of the objects in the environment, external  representa6ons of mental phenomena)  •  How can the body can be viewed as func;oning  as an intermediary between the environment  and the mental realm?  
  7. 7. Who? Where?  Associa6on of communi6es  (community)  Person (individual)  Community (species)  Personal environment  Personal network  Social so[ware space  Community habitat  Hybrid space  Ar6fact‐actor network  Habitat is the type of environment in which an organism or group normally lives  
  8. 8. Us and the environment  Which of these cogni6ve models do I follow? 
  9. 9. Cogni6ve model: Processing internal  representa6ons  •  The tradi6onal view to informa6on‐processing  has assumed that people constantly process  mediated representa;ons of informa6on  from outside environment and informa6on  retrieved from the long‐term memory, in their  working memory in order construct dynamic  mental models that mediate their awareness  of themselves and phenomena, and trigger  ac6on performance. 
  10. 10. Distributed cogni6on: Processing  distributed representa6ons  •  Patel and Zhang (2006), maintain that affordances can  be also related to the role of distributed  representa;ons extended across the environment  and the organism.  •  These kinds of representa6on come about as the result  of a blending process between two different domains:   –  A) on one hand the internal representa;on space, that is  the physical structure of an organism (biological,  perceptual, and cogni6ve facul6es);   –  B) on the other the external representa;on of space,  namely, the structure of the environment and the  informa6on it provides.   Both these two domains are described by constraints so that  the blend consists of the allowable ac6ons. 
  11. 11. Distributed cogni6on: Processing  distributed representa6ons  Zhang, J., & Patel, V. L. (2006) 
  12. 12. Crea6ng and ac6ng upon ecological  chances  •  Humans turn environmental constraints into  ecological chances when facing the  challenges posed by the environment itself.   •  Human cogni;on is chance‐seeking system  that is developed within an evolu6onary  framework based on the no6on of cogni;ve  niche construc;on.  •  We build and manipulate cogni;ve niches  so as to unearth addi;onal resources for  behavior control.  Bardone, 2010 
  13. 13. Eco‐cogni6ve  engineering  •  Humans constantly delegate cogni;ve func;ons  to the environment  •  Human beings overcome their internal limita;ons  by   (1) disembodying thoughts and then   (2) re‐projec;ng internally that occurring outside   •  to find new ways of thinking.  Bardone, 2010 
  14. 14. Eco‐cogni6ve engineering  •  Human cogni6ve behavior consists in ac;ng  upon anchors – the affordances ‐ which we  have secured a cogni;ve func;on to via  cogni6ve niche construc6on.   •  Affordances can be related to the variable  (degree of) abduc;vity of a configura;on of  signs.  Bardone, 2010 
  15. 15. Embodied cogni6on  •  Hommel (2003), assumes that ac;on control to  all behavioral acts is ecologically delegated to  the environment – when planning ac6ons in  terms of an6cipated goals, the sensory‐motor  assemblies needed to reach the goal are  simultaneously selec6vely ac6vated in the  environment, and bind together into a coherent  whole that serves as an ac6on‐plan, facilita6ng  the execu6on of the goal‐directed ac6ons  through the interac6on between the  environment and its embodied sensory‐motor  ac6va6ons. 
  16. 16. Embodied cogni6on  •  Embodied cogni6on is an alterna6ve standard for  cogni6ve sciences. Three important themes in  embodied cogni6on are (Shapiro, 2010):  –  Conceptualiza;on – the proper6es of the organism’s  body constrain which concepts an organism can  acquire.  –  Replacement – the organism’s body in interac6on  with the environment replaces the need for symbolic  representa6onal processes. (systems do not include  representa6onal states)  –  Cons;tu;on – the body or world plays a cons6tu6ve  role rather than causal role in cogni6ve processing. 
  17. 17. Embodied simula6on  •  Together with the “father” of embodied simula;on ViPorio  Gallese, George Lackoff wrote and ar6cle “The Brain’s  Concepts: The Role of the Sensory‐Motor System in  Conceptual Knowledge.” (2005).  •  The argue against the cogni6ve processing: “A common  philosophical posi6on is that all concepts—even concepts  about ac6on and percep6on—are symbolic and abstract,  and therefore must be implemented outside the brain’s  sensory‐motor system.”  •  They suggest embodied simula;on, assuming that:  “sensory‐motor regions of brain are directly exploited to  characterize the so‐called “abstract” concepts that  cons6tute the meanings of gramma6cal construc6ons and  general inference paDerns.” 
  18. 18. Embodied simula6on  •  Discoveries in cogni6ve and neuroscience about the  func6oning of mirror‐neuron systems (Gallese et al.,  1996), claim, that cogni;on is embodied through  grounding knowledge directly in sensory‐motor  experiences without the media;on of symbolic  representa;ons (Pecher & Zwaan, 2005).   •  Research indicates that from observa;on of others and  the environment (Rizzolan et al., 2001), from listening  narra;ves (Rizzolan & Arbib, 1998; Iaccoboni, 2005) or  from reading narra;ves (Scorolli & Borghi, 2007) and  looking everyday images of objects or works of art  (Gallese & Freedberg, 2007) we perceptually ac;vate  certain mul;‐modal ac;on‐poten;alites of embodied  symbols that mediate our purposeful and goal‐directed  ac;ons (see Gallese & Lakoff, 2005).   hPp://www.unipr.it/arpa/mirror/pubs/pdffiles/Gallese/PhilTrans2007.pdf 
  19. 19. Embodied simula6on: ac6on 
  20. 20. Embodied simula6on: movement 
  21. 21. Embodied simula6on: context  Ac6ons embedded in contexts, compared with the other two condi6ons,  yielded a significant signal increase (Iacoboni et al., 2005). 
  22. 22. How?  Ac6vity system  Personal affordances  Affordance network  Cultural affordances  Community affordances 
  23. 23. Iden6ty as a mul6layered (distributed)  self  •  Every iden;ty is constantly mediated through  mul6ple plasorms and standards.  •  We feel our iden;ty not anymore as an  indivisible whole, but as composed of different  pieces that are deeply and reciprocally influenced  by our online experience.   •  Iden;;es are formed of layers of the enriched  self by mul;ple par;al representa;ons of the  self in a mul6layered form.  Alessandro Ludovico hPp://nextnode.net/sites/emst/wp/?p=273 
  24. 24. PLE as our way for taking ac6on and  construc6ng iden6ty 
  25. 25. PLEs in digital ecosystem  •  Personal learning environments (PLEs) that  people construct and use in their daily  ac6vi6es are not merely the mediators  •  PLEs are dynamically evolving ac;vity  systems in which the personal objec;ves and  human and material resources are integrated  in the course of ac6on.   •  PLE is also distributed ecologically, integra;ng  our minds with the environment.  
  26. 26. PLE as our way for taking ac6on  •  We actualize certain  dimensions from the  environment around  us integra;ng it to  the ac;on‐plans, and  simultaneously the  environment extends  certain dimensions to  us changing and  shaping our  inten;ons.   We actualize affordances in every learning  ac6on performed as part of the learning ac6vity. 
  27. 27. Affordances as a networked system?  •  Affordances may constrain  each other  •  Synergy may be arrived  from using several  affordances  simultaneously  •  Some affordances may  need the presence or the  co‐ac6va6on of other  affordances to be used  effec6vely  •  Using one affordance may  actualize another  affordance in the network 
  28. 28. Affordance networks  •  Barab and Roth (2006) have noted that  connec;ng learners to ecological networks,  where they can learn through engaged  par6cipa6on, ac;vates the affordance networks.   •  Barab and Roth (2006) assumed that affordance  networks are not read onto the world, but  instead con;nually “transact” (are coupled) with  the world as part of a percep6on‐ac6on cycle in  which each new ac;on poten;ally expands or  contracts one’s affordance network.  
  29. 29. Affordance networks  •  Learning is a process of becoming prepared to  engage dynamic networks in the world in a goal‐ directed manner (Hoffmann & Roth, 2005).  •  Affordance networks are dynamic socio‐cultural  configura;ons  •  …include sets of perceptual and cogni6ve  affordances that collec;vely come to form the  network for par;cular goal sets  •  …affordance networks are extended in both ;me  and space  Compare it with taskspace defini6on! 
  30. 30. Cultural affordances as an ecological  knowledge  •  Vyas and Dix (2007) dis6nguished 3 levels of  affordances: personal, organiza;on/community,  and culture level, which differ also on the level of  how rapidly they can change.  •  He[ (2001) wrote that:   “…we engage a meaningful environment of  affordances and refashion some aspects of them…  These laDer constructed embodiments of what is  known – which include tools, ar;facts,  representa;ons, social pa<erns of ac;ons, and  ins;tu;ons – can be called ecological knowledge”.   
  31. 31. Ar6facts allow par6cipants to use their bodily skills and their familiarity of the real  world objects  Ar6facts have affordances perceived by the user(s) who then act on them.  However, performing ac6on changes the situa6on culturally, cogni6vely, physically (eg.  user’s awareness of affordances increases when using an ar6fact).  This leads to reflec6on on the poten6al uses of ar6facts and people’s roles (constraints on  ac6on).  Once the users are aware, their perceived affordances change.  Vyas and Dix (2007) 
  32. 32. Where?  Community niche  Distributed  cogni6ve  niche  Geo‐conceptual space  Community/culture  taskspace  Abstract spa;al representa;on of how we perceive spaces   Personal place  Conceptual coordinates  Geo coordinates  n‐dimensions  n‐dimensions  Conceptual coordinates  Geo coordinates 
  33. 33. Community niches  •  People with various perspec;ves are  simultaneously at present in ecosystems and  influencing them.   •  Many abstract subspaces can be formed within  ecosystems.   •  Such spaces emerge when parts of the  environment are embodied and used similar way  by many people.   •  Groups of individuals who have something in  common in their iden;ty create abstract  learning spaces in the ecology ‐ niches.  
  34. 34. Community niches  •  Hutchinson (1957) defined a niche as a region (n‐ dimensional hypervolume) in a mul;‐dimensional space of  environmental factors that affect the welfare of a species.   •  Niches have been conceptualized as the environmental  gradients with certain ecological amplitude, where the  ecological op;mum marks the gradient peaks where the  organisms are most abundant.   •  Each niche gradient defines one dimension of the space.   •  All niche gradients are situated and establish a mul;‐ dimensional hyper‐room, which axes are different  environmental parameters.  
  35. 35. Defining community niches by  affordances  •  People determine the personal learning  affordances within their PLEs.   •  Any individual conceptualizes affordances  personally, but the range of similar learning  affordance conceptualiza6ons may be clustered  into more general affordance groups eg. ‘pulling  social awareness informa6on’ or ‘searching  ar6facts by social filtering’ etc.   •  These affordance clusters may be interpreted and  used as the abstract learning niche gradients.  
  36. 36. Affordances of social tools in a  community 
  37. 37. Niche gradients  •  Any niche gradient is a peak of the fitness  landscape of one environmental characteris;c  (Wright, 1931), which can be visualized in two‐ dimensional space as a graph with certain skew  and width, determining the ecological amplitude.   •  The shape of the fitness graph for certain  characteris6c can be ploPed through the  abundance of certain specimen benefiYng of  this characteris;c.  
  38. 38. Taskspace as a kind of niche  •  Taskspace is an array of ac;vi;es related to a  certain environment (Ingold, 2000; In: the  percep6on of the environment).  •  A taskspace fosters a range of affordances of  an environment, delimi6ng some and enabling  others (Edensor, 2004, In: Automobility and  na6onal iden6ty).   •  We may iden6fy community/cultural  taskspaces. 
  39. 39. Community niche guides naviga6on of  individuals   Taskspace2  Taskspace1  My ini6al place  Community niche 
  40. 40. Niche construc6on as an ecological  factor  •  A recent literature in evolu6onary theory  emphasizes the idea of niche construc;on  (Odling‐Smee et al., 2003) as an ecological factor.   •  It is argued, the organism has a profound effect  on the very environment as a feedback loop.   •  Organisms have influence on their environment,  and the affected environment can have a  reciprocal effect on other organisms of this  species or on other species, crea6ng an  environment different from what it would have  been before it was modified.   Odling‐Smee, F.J., Laland, K.N., & Feldman, M.W. (2003). Niche Construc6on: The  Neglected Process in Evolu6on. Monographs in Popula6on Biology, 37, Princeton  University Press. 
  41. 41. Niche construc6on as an ecological  factor  •  Ecological inheritance, however, does not  depend on the presence of any environmental  replicators, but merely on the persistence,  between genera;ons, of whatever physical  changes are caused by ancestral organisms in  the local selec;ve environments of their  descendants.   Odling‐Smee, F.J., Laland, K.N., & Feldman, M.W. (2003). Niche Construc6on: The  Neglected Process in Evolu6on. Monographs in Popula6on Biology, 37, Princeton  University Press. 
  42. 42. Ecological inheritance  •  People create a feedback loop to hybrid  ecosystem that influences the evolu;on of  communi;es and determines their individual  interac;on with the ecosystem.   •  This feedback loop is an ecological  inheritance created by organisms themselves  into their environment, which has influence  on their evolu;on (Odling‐Smee et al., 2003)  Odling‐Smee, F.J., Laland, K.N., & Feldman, M.W. (2003). Niche Construc6on: The  Neglected Process in Evolu6on. Monographs in Popula6on Biology, 37, Princeton  University Press. 
  43. 43. Ecological inheritance  Community  iden6ty  t  t + 1  Time  Niche crea6on  Adapta6on to the niche  Culturally  defined  affordances  of the  digital  ecosystem  Adapted from Odling‐Smee, F.J., Laland, K.N., & Feldman, M.W.  
  44. 44. Individual in digital ecosystem  SOFTWARE 1  SOCIAL NETWORK  SOFTWARE 2  DIRECT PATHS TO COMMUNITY MEMBERS  AND KNOWLEDGE  PERSONAL LEARNING ENVIRONMENT  PARTICIPATORY SURVEILLANCE  SEMANTIC NAVIGATION  COMMUNITY BROWSING  KNOWLEDGE NETWORK  INTEROPERABLE TOOLS  ADAPTING TO THE COMMUNITY NICHE  SWARMING  REMIXING  MASHING  SOCIAL NAVIGATION  NAVIGATING IN NICHE  COMMUNITY  CO‐CREATING  Pata, 2010 
  45. 45. Ecological learning design principles  Personal learning environment  Rules for connec6ng community networks  Community creates the environment for knowledge  accumula6on  Autonomous crea6on and sharing  Community as the ini6ator of swarming ac6vi6es  Monitoring the community adap6ng to the niche  Community evaluates, niche determines effec6veness  Learner  Teacher  Pata, 2010  Self‐planned learning ac6vi6es  Reflec6on and self‐monitoring  Community gives feedback  Community 

×