Konekcionismus: Teorie učení a vzdělávání podle Thorndikea

Edward L. Thorndike (1874–1949) byl významný americký psycholog, jehož teorie učení – konekcionismus – dominovala ve Spojených státech v první polovině dvacátého století (Mayer, 2003). Na rozdíl od mnoha raných psychologů se zajímal o vzdělávání, a zejména o učení, transfer, individuální rozdíly a inteligenci (Hilgard, 1996; McKeachie, 1990). Při měření výsledků studijních úspěchů studentů aplikoval experimentální přístup. Jeho vliv na vzdělávání se odráží v Thorndike Award, nejvyšším ocenění udělovaném Divizí pedagogické psychologie Americké psychologické asociace za významný přínos pedagogické psychologii.

Thorndikeovým hlavním dílem je třídílná série Educational Psychology (Thorndike, 1913a, 1913b, 1914). Předpokládal, že nejzákladnější typ učení zahrnuje vytváření asociací (spojení) mezi smyslovými zážitky (vnímáním podnětů nebo událostí) a nervovými impulsy (reakcemi), které se projevují behaviorálně. Věřil, že učení často probíhá metodou pokus-omyl (výběr a propojování).

Thorndike začal studovat učení sérií experimentů na zvířatech (Thorndike, 1911). Zvířata v problémových situacích se snaží dosáhnout cíle (např. získat potravu, dosáhnout cíle). Z mnoha reakcí, které mohou provést, si vyberou jednu, provedou ji a zažijí důsledky. Čím častěji reagují na podnět, tím pevněji se tato reakce spojí s tímto podnětem.

V typické experimentální situaci je kočka umístěna do klece. Kočka může otevřít únikový otvor stlačením tyče nebo zatažením za řetízek. Po sérii náhodných reakcí kočka nakonec unikne provedením reakce, která otevře otvor. Kočka je poté vrácena zpět do klece. Během pokusů kočka dosáhne cíle (unikne) rychleji a dělá méně chyb před správnou reakcí.

Učení metodou pokus-omyl probíhá postupně (inkrementálně), jak se úspěšné reakce ustavují a neúspěšné opouštějí. Spojení se vytvářejí mechanicky prostřednictvím opakování; vědomé uvědomění není nutné. Zvířata “nezjistí” nebo “nemají vhled.” Thorndike chápal, že lidské učení je složitější, protože lidé se zapojují do jiných typů učení zahrnujících propojování myšlenek, analyzování a uvažování (Thorndike, 1913b). Nicméně, podobnost ve výsledcích výzkumu ze studií na zvířatech a lidech vedla Thorndikea k vysvětlení komplexního učení pomocí elementárních principů učení. Vzdělaný dospělý má miliony spojení mezi podněty a reakcemi.

Thorndikeovy základní myšlenky o učení jsou ztělesněny v zákonech cvičení a efektu. Zákon cvičení má dvě části: Zákon užívání – odezva na podnět posiluje jejich spojení; Zákon nepoužívání – když není reakce na podnět provedena, síla spojení je oslabena (zapomenuta). Čím delší je časový interval před provedením reakce, tím větší je pokles v síle spojení.

Zákon efektu je ústřední pro Thorndikeovu teorii (Thorndike, 1913b):

Když je vytvořeno modifikovatelné spojení mezi situací a reakcí a je doprovázeno nebo následováno uspokojivým stavem věcí, síla tohoto spojení se zvyšuje: Když je vytvořeno a doprovázeno nebo následováno nepříjemným stavem věcí, jeho síla se snižuje.

Reakce, které vedou k uspokojivým (odměňujícím) důsledkům, jsou naučené; reakce, které produkují nepříjemné (trestající) důsledky, se neučí. Jedná se o funkční popis učení, protože uspokojovatelé (reakce, které produkují žádoucí výsledky) umožňují jedincům přizpůsobit se svému prostředí.

Následující studie ilustruje aplikaci zákona efektu (Thorndike, 1927). Účastníkům bylo ukázáno 50 proužků papíru, jejichž délka se pohybovala od 3 do 27 centimetrů (cm), jeden po druhém. Vedle každého proužku byl druhý proužek, o kterém účastníci věděli, že je dlouhý 10 cm. Zpočátku odhadovali délku každého proužku bez zpětné vazby. Po tomto předtestu bylo 50 proužků znovu prezentováno, jeden po druhém. Po každém odhadu jim experimentátor řekl „správně“ nebo „špatně“. Poté, co bylo 50 proužků opakovaně prezentováno po několik dní, byly znovu prezentovány bez zpětné vazby o přesnosti odhadů délky. Po tréninku se odhady délky účastníků více blížily skutečným délkám proužků než jejich předchozí odhady. Thorndike dospěl k závěru, že tyto výsledky, které byly podobné výsledkům experimentů, ve kterých byla zvířata odměňována jídlem nebo svobodou, podporují myšlenku, že uspokojivá (správná) spojení stimul-reakce jsou posilována a nepříjemná (nesprávná) jsou oslabována.

Thorndikeova (1913b) teorie zahrnovala další principy relevantní pro vzdělávání. Jedním z principů je zákon připravenosti, který říká, že když je člověk připraven (ready) jednat, je to odměňující a nejednat je trestající. Pokud má člověk hlad, reakce, které vedou k jídlu, jsou ve stavu připravenosti, zatímco jiné reakce, které k jídlu nevedou, ve stavu připravenosti nejsou. Pokud je člověk unavený, je trestající být nucen cvičit. Aplikujeme-li tuto myšlenku na učení, můžeme říci, že když jsou studenti připraveni naučit se konkrétní činnost (z hlediska vývojové úrovně nebo předchozího osvojení dovedností), pak chování, které toto učení podporuje, bude odměňující. Když studenti nejsou připraveni se učit nebo nemají potřebné dovednosti, pak je pokus o učení trestající a ztráta času.

Princip asociativního posunu se týká situace, kdy reakce na určitý podnět jsou nakonec prováděny na zcela jiný podnět, pokud v opakovaných pokusech dochází k malým změnám v povaze podnětu. Například, abychom naučili studenty dělit dvouciferné číslo čtyřciferným číslem, nejprve je naučíme dělit jednociferné číslo jednociferným číslem a pak postupně přidáváme více číslic do dělitele a dělence.

Princip identických prvků ovlivňuje transfer (generalizaci), neboli rozsah, v jakém posílení nebo oslabení jednoho spojení vyvolává podobnou změnu v jiném spojení (Hilgard, 1996; Thorndike, 1913b; viz kapitola 7). K transferu dochází, když mají situace identické prvky a vyžadují podobné reakce. Thorndike a Woodworth (1901) zjistili, že praxe nebo trénink dovednosti ve specifickém kontextu nezlepšuje schopnost člověka vykonávat tuto dovednost obecně. Tudíž, trénink odhadu plochy obdélníků nezlepšuje schopnost žáků odhadovat plochy trojúhelníků, kruhů a nepravidelných obrazců. Dovednosti by měly být vyučovány s různými typy vzdělávacího obsahu, aby studenti pochopili, jak je aplikovat.

Thorndike revidoval zákony cvičení a účinku poté, co je jiné výzkumné důkazy nepodpořily (Thorndike, 1932). Thorndike zavrhl zákon cvičení, když zjistil, že pouhé opakování situace nemusí nutně “otisknout” reakce. Například v jednom experimentu účastníci zavřeli oči a kreslili čáry, o kterých si mysleli, že jsou 2, 4, 6 a 8 palců dlouhé, stokrát během několika dní, bez zpětné vazby o přesnosti délek (Thorndike, 1932). Pokud by byl zákon cvičení správný, pak by se reakce prováděná nejčastěji během prvních 100 nebo tak kreseb měla stát častější; ale Thorndike pro tuto myšlenku nenašel podporu. Spíše se průměrné délky v průběhu času měnily; lidé zjevně experimentovali s různými délkami, protože si nebyli jisti správnou délkou. Opakování situace tedy nemusí zvýšit budoucí pravděpodobnost výskytu stejné reakce.

Pokud jde o zákon účinku, Thorndike si původně myslel, že účinky uspokojovatelů (odměn) a obtěžovatelů (trestů) jsou opačné, ale srovnatelné, ale výzkum ukázal, že tomu tak není. Spíše odměny posilovaly spojení, ale trest je nutně neoslaboval (Thorndike, 1932). Místo toho jsou spojení oslabena, když jsou posílena alternativní spojení. V jedné studii (Thorndike, 1932) byly účastníkům prezentovány neobvyklé anglické výrazy (např. edacious, eidolon). Po každém slově následovalo pět běžných anglických slov, z nichž jedno bylo správné synonymum. V každém pokusu si účastníci vybrali synonymum a podtrhli jej, načež experimentátor řekl “správně” (odměna) nebo “špatně” (trest). Odměna zlepšila učení, ale trest nesnížil pravděpodobnost, že se tato reakce na dané podněcující slovo objeví.

Trest potlačuje reakce, ale nejsou zapomenuty. Trest není účinným prostředkem ke změně chování, protože neučí studenty správnému chování, ale spíše je informuje o tom, co nemají dělat. To platí i pro kognitivní dovednosti. Brown a Burton (1978) zjistili, že se studenti učí chybné algoritmy (nesprávná pravidla) pro řešení problémů (např. odečtěte menší číslo od většího, sloupec po sloupci, 4371 - 2748 = 2437). Když jsou studenti informováni, že tato metoda je nesprávná, a je jim poskytnuta korektivní zpětná vazba a cvičení v řešení problémů správně, naučí se správnou metodu, ale nezapomenou starý způsob.

Jako profesor pedagogiky na Teachers College Kolumbijské univerzity napsal Thorndike knihy, které se zabývaly tématy, jako jsou vzdělávací cíle, učební procesy, vyučovací metody, sekvence kurikul a techniky pro hodnocení vzdělávacích výsledků (Hilgard, 1996; Mayer, 2003; Thorndike, 1906, 1912; Thorndike & Gates, 1929). Některé z mnoha Thorndikeových příspěvků ke vzdělávání jsou následující.

Principy výuky

Učitelé by měli studentům pomáhat vytvářet si dobré návyky. Jak poznamenal Thorndike (1912):

• Vytvářejte návyky. Neočekávejte, že se vytvoří samy.
• Dejte si pozor na vytváření návyku, který bude muset být později zlomen.
• Nevytvářejte dva nebo více návyků, když jeden poslouží stejně dobře.
• Za jinak stejných okolností nechte návyk vytvořit způsobem, jakým má být používán.

Poslední princip varuje před výukou obsahu, který je vzdálený od jeho aplikací: “Vzhledem k tomu, že tvary adjektiv v němčině nebo latině se vždy používají s podstatnými jmény, měly by být vyučovány s podstatnými jmény” (s. 174). Studenti potřebují pochopit, jak aplikovat znalosti a dovednosti, které získávají. Použití by se měla učit ve spojení s obsahem.

Sekvence kurikula

Dovednost by měla být představena (Thorndike & Gates, 1929):

• V době nebo těsně před dobou, kdy ji lze nějakým užitečným způsobem použít
• V době, kdy si student uvědomuje potřebu této dovednosti jako prostředku k uspokojení nějakého užitečného účelu
• Když je obtížnost nejvhodnější pro schopnosti studenta
• Když bude nejvíce harmonizovat s úrovní a typem emocí, chutí, instinktivních a volních dispozic, které jsou v dané době nejaktivnější
• Když bude nejvíce usnadněna bezprostředně předcházejícími učeními a když nejvíce usnadní učení, která budou brzy následovat.

Tyto principy jsou v rozporu s typickým umístěním obsahu ve školách, kde je obsah rozdělen podle předmětů (např. společenské vědy, matematika, přírodní vědy). Thorndike a Gates (1929) však naléhali, aby se znalosti a dovednosti vyučovaly v různých předmětech. Například formy vlády jsou vhodná témata nejen v občanské výchově a historii, ale také v angličtině (jak se vlády odrážejí v literatuře) a v cizím jazyce (vládní struktura v jiných zemích).

Mentální disciplína

Mentální disciplína je názor, že učení se určitým předmětům (např. klasika, matematika) zlepšuje obecné mentální fungování lépe než učení se jiným předmětům. Mentální disciplína byla mezi pedagogy v Thorndikeově době populární. Otestoval tuto myšlenku s 8 500 studenty v 9. až 11. ročníku (Thorndike, 1924). Studenti absolvovali inteligenční testy s ročním odstupem a jejich studijní programy v daném roce byly porovnány, aby se zjistilo, zda jsou určité kurzy spojeny s většími intelektuálními zisky. Výsledky neposkytly žádnou podporu mentální disciplíně. Studenti, kteří měli od začátku větší schopnosti, dělali nejlepší pokroky bez ohledu na to, co studovali.

Thorndike (1924, s. 95):

Kdyby náš výzkum provedl psycholog z Marsu, který nic nevěděl o teoriích mentální disciplíny, a jednoduše se pokusil odpovědět na otázku: “Jaké jsou vlivy pohlaví, rasy, věku, množství schopností a absolvovaných studií na zisk dosažený během roku v schopnosti myslet, neboli intelektu, neboli cokoli, co naše standardní inteligenční testy měří,” mohl by dokonce “absolvované studie” zavrhnout komentářem: “Rozdíly jsou tak malé a nespolehlivosti jsou relativně tak velké, že se zdá, že tento faktor je nedůležitý.” Jediným kauzálním faktorem, o kterém by si byl jistý, že funguje, by byl již existující intelekt. Ti, kteří mají od začátku nejvíce, získají během roku nejvíce.

Takže spíše než předpokládat, že některé oblasti předmětů zlepšují mentální schopnosti studentů lépe než jiné, měli bychom posoudit, jak různé oblasti předmětů ovlivňují schopnost studentů myslet, stejně jako další výsledky (např. zájmy, cíle). Thorndikeův vlivný výzkum vedl pedagogy k přepracování kurikula od myšlenky mentální disciplíny.