Johdanto
Edward L. Thorndike (1874–1949) oli huomattava yhdysvaltalainen psykologi, jonka oppimisteoria—konnektionismi—oli hallitseva Yhdysvalloissa 1900-luvun alkupuoliskolla (Mayer, 2003). Toisin kuin monet varhaiset psykologit, hän oli kiinnostunut kasvatuksesta ja erityisesti oppimisesta, transferista, yksilölllisistä eroista ja älykkyydestä (Hilgard, 1996; McKeachie, 1990). Hän käytti kokeellista lähestymistapaa mitatessaan opiskelijoiden saavutustuloksia. Hänen vaikutuksensa koulutukseen näkyy Thorndike-palkinnossa, joka on Amerikan psykologisen yhdistyksen kasvatuksellisen psykologian jaoston korkein kunnianosoitus merkittävistä panoksista kasvatukselliseen psykologiaan.
Kokeilu-ja-erehdys -oppiminen
Thorndiken pääteos on kolmiosainen sarja Educational Psychology (Thorndike, 1913a, 1913b, 1914). Hän oletti, että oppimisen perustavanlaatuisin tyyppi sisältää assosiaatioiden (yhteyksien) muodostamisen aistikokemusten (ärsykkeiden tai tapahtumien havaintojen) ja hermoimpulssien (reaktioiden) välille, jotka ilmenevät käyttäytymisenä. Hän uskoi, että oppiminen tapahtuu usein kokeilemalla ja erehtymällä (valitsemalla ja yhdistämällä).
Thorndike aloitti oppimisen tutkimisen eläimillä tehdyillä kokeilla (Thorndike, 1911). Ongelmatilanteissa eläimet pyrkivät saavuttamaan tavoitteen (esim. hankkimaan ruokaa, saavuttamaan määränpään). Niistä monista reaktioista, joita ne voivat suorittaa, ne valitsevat yhden, suorittavat sen ja kokevat seuraukset. Mitä useammin ne reagoivat ärsykkeeseen, sitä kiinteämmin tämä reaktio yhdistyy kyseiseen ärsykkeeseen.
Tyypillisessä kokeellisessa tilanteessa kissa asetetaan häkkiin. Kissa voi avata pakoluukun työntämällä tikkua tai vetämällä ketjua. Sarjan satunnaisia reaktioita suoritettuaan kissa lopulta pakenee suorittamalla reaktion, joka avaa luukun. Sitten kissa laitetaan takaisin häkkiin. Kokeiden myötä kissa saavuttaa tavoitteen (se pakeni) nopeammin ja tekee vähemmän virheitä ennen oikein reagoimista.
Kokeilu- ja erehdys -oppiminen tapahtuu asteittain (inkrementaalisesti), kun onnistuneet reaktiot vakiintuvat ja epäonnistuneet reaktiot hylätään. Yhteydet muodostuvat mekaanisesti toiston kautta; tietoinen tietoisuus ei ole välttämätöntä. Eläimet eivät “keksitä” tai “hae insight.” Thorndike ymmärsi, että ihmisen oppiminen on monimutkaisempaa, koska ihmiset osallistuvat muihin oppimisen tyyppeihin, joihin liittyy ideoiden yhdistämistä, analysointia ja päättelyä (Thorndike, 1913b). Siitä huolimatta eläin- ja ihmistutkimusten tulosten samankaltaisuus sai Thorndiken selittämään monimutkaista oppimista alkeellisilla oppimisperiaatteilla. Koulutetulla aikuisella on miljoonia ärsyke–reaktio -yhteyksiä.
Harjoituksen ja vaikutuksen lait
Thorndiken perusajatukset oppimisesta sisältyvät harjoituksen ja vaikutuksen lakeihin. Harjoituksen laissa on kaksi osaa: Käytön laki – vaste ärsykkeeseen vahvistaa niiden yhteyttä; Käyttämättömyyden laki – kun vastetta ei anneta ärsykkeeseen, yhteyden voimakkuus heikkenee (unohtuu). Mitä pidempi aika kuluu ennen vasteen antamista, sitä enemmän yhteyden voimakkuus heikkenee.
Vaikutuksen laki on keskeinen Thorndiken teoriassa (Thorndike, 1913b):
Kun muokattavissa oleva yhteys tilanteen ja vasteen välillä muodostetaan ja siihen liittyy tai sitä seuraa tyydyttävä tila, kyseisen yhteyden voimakkuus kasvaa: Kun se tehdään ja siihen liittyy tai sitä seuraa ärsyttävä tila, sen voimakkuus heikkenee.
Tyydyttäviä (palkitsevia) seurauksia tuottavat vasteet opitaan; ärsyttäviä (rankaisevia) seurauksia tuottavia vasteita ei opita. Tämä on funktionaalinen selitys oppimiselle, koska tyydyttäjät (vasteet, jotka tuottavat toivottavia tuloksia) mahdollistavat yksilöiden sopeutumisen ympäristöönsä.
Seuraava tutkimus havainnollistaa vaikutuksen lain soveltamista (Thorndike, 1927). Osallistujille näytettiin 50 paperiliuskaa, joiden pituus vaihteli 3–27 senttimetriin (cm), yksi kerrallaan. Jokaisen liuskan vieressä oli toinen liuska, jonka osallistujat tiesivät olevan 10 cm pitkä. He arvioivat aluksi jokaisen liuskan pituuden ilman palautetta. Tämän esitestin jälkeen 50 liuskaa esitettiin uudelleen, yksi kerrallaan. Jokaisen arvion jälkeen kokeenjohtaja kertoi heille “oikein” tai “väärin”. Kun 50 liuskaa oli esitetty toistuvasti useiden päivien ajan, ne esitettiin jälleen ilman palautetta pituusharkintojen tarkkuudesta. Koulutuksen jälkeen osallistujien pituusarviot vastasivat tarkemmin liuskojen todellisia pituuksia kuin heidän aiemmat arvionsa. Thorndike päätteli, että nämä tulokset, jotka olivat samankaltaisia kuin kokeista, joissa eläimiä palkittiin ruoalla tai vapaudella, tukevat ajatusta siitä, että tyydyttävät (oikeat) ärsyke–vaste-yhteydet vahvistuvat ja ärsyttävät (väärät) heikkenevät.
Muut periaatteet
Thorndiken (1913b) teoria sisälsi muita koulutuksen kannalta merkityksellisiä periaatteita. Yksi periaate on valmiuslaki, joka toteaa, että kun on valmis (ready) toimimaan, se on palkitsevaa ja tekemättä jättäminen on rankaisevaa. Jos on nälkäinen, ruokaan johtavat reaktiot ovat valmiustilassa, kun taas muut reaktiot, jotka eivät johda ruokaan, eivät ole valmiustilassa. Jos on väsynyt, on rankaisevaa joutua liikkumaan. Tätä ajatusta oppimiseen soveltaen voisimme sanoa, että kun oppilaat ovat valmiita oppimaan tietyn toiminnan (kehitystason tai aiemman taidon hankinnan suhteen), käyttäytyminen, joka edistää tätä oppimista, on palkitsevaa. Kun oppilaat eivät ole valmiita oppimaan tai heillä ei ole edellytettäviä taitoja, yrittäminen oppia on rankaisevaa ja ajanhukkaa.
Assosiatiivisen siirtymisen periaate viittaa tilanteeseen, jossa reaktiot, jotka on tehty tietylle ärsykkeelle, tehdään lopulta täysin erilaiselle ärsykkeelle, jos ärsykkeen luonteessa on toistuvissa kokeissa pieniä muutoksia. Esimerkiksi opettaaksemme oppilaille jakamaan kaksinumeroisen luvun nelinumeroisella luvulla, opetamme heille ensin jakamaan yksinumeroisen luvun yksinumeroisella luvulla ja lisäämme sitten vähitellen enemmän numeroita jakajaan ja jaettavaan.
Identtisten elementtien periaate vaikuttaa siirtoon (yleistämiseen) tai siihen, missä määrin yhden yhteyden vahvistaminen tai heikentäminen tuottaa samanlaisen muutoksen toisessa yhteydessä (Hilgard, 1996; Thorndike, 1913b; katso luku 7). Siirto tapahtuu, kun tilanteissa on identtisiä elementtejä ja ne vaativat samanlaisia vastauksia. Thorndike ja Woodworth (1901) havaitsivat, että harjoittelu tai koulutus taidossa tietyssä yhteydessä ei parantanut henkilön kykyä suorittaa kyseistä taitoa yleisesti. Näin ollen suorakulmioiden pinta-alan arvioinnin harjoittelu ei edistä oppijoiden kykyä arvioida kolmioiden, ympyröiden ja epäsäännöllisten kuvioiden pinta-aloja. Taitoja tulisi opettaa erilaisilla koulutussisällöillä, jotta oppilaat ymmärtäisivät, miten niitä sovelletaan.
Siirron helpottaminen
Thorndike ehdotti, että oppilaiden harjoittaminen tiettyyn taitoon ei auta heitä hallitsemaan sitä, eikä se opeta heille, miten taitoa sovelletaan eri yhteyksissä.
Kun opettajat opettavat yläkoululaisille karttojen mittakaavojen käyttöä, heidän on myös opetettava heitä laskemaan maileja tuumista. Oppilaat kehittyvät paremmiksi, jos he todella soveltavat taitoa erilaisilla kartoilla ja luovat karttoja omasta ympäristöstään, kuin jos heille annetaan vain lukuisia ratkaistavia ongelmia.
Kun alakoulun opettajat alkavat työskennellä oppilaiden kanssa neste- ja kuivamittausten parissa, oppilaiden käyttäminen reseptiä ainesosien mittaamiseen ja elintarvikkeen luomiseen on paljon mielekkäämpää kuin kuvien, kaavioiden tai vain kuppien täyttäminen vedellä tai hiekalla.
Lääketieteellisessä korkeakoulussa oppilaiden osallistuminen ja osallistuminen erilaisiin toimenpiteisiin tai leikkauksiin on paljon mielekkäämpää kuin vain lukeminen olosuhteista oppikirjoista.
Thorndiken teorian tarkistukset
Thorndike tarkisti harjoituksen ja vaikutuksen lakeja sen jälkeen, kun muut tutkimustulokset eivät tukeneet niitä (Thorndike, 1932). Thorndike hylkäsi harjoituksen lain, kun hän havaitsi, että tilanteen yksinkertainen toistaminen ei välttämättä “leimaa” vastauksia. Esimerkiksi eräässä kokeessa osallistujat sulkivat silmänsä ja piirsivät viivoja, joiden he ajattelivat olevan 2, 4, 6 ja 8 tuumaa pitkiä, satoja kertoja useiden päivien aikana, ilman palautetta pituuksien tarkkuudesta (Thorndike, 1932). Jos harjoituksen laki pitäisi paikkansa, silloin ensimmäisten noin 100 piirroksen aikana useimmin suoritetun vastauksen pitäisi yleistyä sen jälkeen; mutta Thorndike ei löytänyt tälle ajatukselle tukea. Sen sijaan keskimääräiset pituudet muuttuivat ajan myötä; ihmiset ilmeisesti kokeilivat eri pituuksia, koska he olivat epävarmoja oikeasta pituudesta. Näin ollen tilanteen toistaminen ei välttämättä lisää saman vastauksen todennäköisyyttä tulevaisuudessa.
Vaikutuksen lain osalta Thorndike ajatteli alun perin, että tyydyttäjien (palkintojen) ja ärsyttäjien (rangaistusten) vaikutukset olivat vastakkaisia mutta vertailukelpoisia, mutta tutkimukset osoittivat, että näin ei ollut. Sen sijaan palkinnot vahvistivat yhteyksiä, mutta rangaistus ei välttämättä heikentänyt niitä (Thorndike, 1932). Sen sijaan yhteydet heikkenevät, kun vaihtoehtoiset yhteydet vahvistuvat. Eräässä tutkimuksessa (Thorndike, 1932) osallistujille esitettiin harvinaisia englanninkielisiä sanoja (esim. edacious, eidolon). Jokaista sanaa seurasi viisi yleistä englanninkielistä sanaa, joista yksi oli oikea synonyymi. Jokaisella kierroksella osallistujat valitsivat synonyymin ja alleviivasivat sen, minkä jälkeen kokeenjohtaja sanoi “oikein” (palkinto) tai “väärin” (rangaistus). Palkinto paransi oppimista, mutta rangaistus ei vähentänyt sen todennäköisyyttä, että kyseinen vastaus tapahtuisi kyseiselle ärsykesanalle.
Rangaistus tukahduttaa vastauksia, mutta niitä ei unohdeta. Rangaistus ei ole tehokas tapa muuttaa käyttäytymistä, koska se ei opeta opiskelijoille oikeita käyttäytymismalleja, vaan pikemminkin kertoo heille, mitä ei pidä tehdä. Tämä pätee myös kognitiivisiin taitoihin. Brown ja Burton (1978) havaitsivat, että opiskelijat oppivat virheellisiä algoritmeja (vääriä sääntöjä) ongelmien ratkaisemiseen (esim. vähennä pienempi luku suuremmasta, sarake sarakkeelta, 4371 - 2748 = 2437). Kun opiskelijoille kerrotaan, että tämä menetelmä on virheellinen, ja heille annetaan korjaavaa palautetta ja harjoitusta ongelmien ratkaisemisessa oikein, he oppivat oikean menetelmän, mutta eivät unohda vanhaa tapaa.
Thorndike ja koulutus
Toimiessaan kasvatustieteen professorina Teachers Collegessa, Columbian yliopistossa, Thorndike kirjoitti kirjoja, jotka käsittelivät aiheita kuten koulutukselliset tavoitteet, oppimisprosessit, opetusmenetelmät, opetussuunnitelmien jaksot ja tekniikat koulutuksellisten tulosten arvioimiseksi (Hilgard, 1996; Mayer, 2003; Thorndike, 1906, 1912; Thorndike & Gates, 1929). Joitakin Thorndiken monista panoksista koulutukseen ovat seuraavat.
Opetuksen periaatteet
Opettajien tulisi auttaa oppilaita muodostamaan hyviä tapoja. Kuten Thorndike (1912) totesi:
- Muodosta tapoja. Älä odota niiden luovan itse itsensä.
- Varo muodostamasta tapaa, joka on myöhemmin rikottava.
- Älä muodosta kahta tai useampaa tapaa, kun yksi riittää yhtä hyvin.
- Muiden asioiden ollessa yhtä suuria, anna tavan muodostua siten, miten sitä on tarkoitus käyttää.
Viimeinen periaate varoittaa opettamasta sisältöä, joka on irrotettu sen sovelluksista: “Koska adjektiivien muotoja saksassa tai latinassa käytetään aina substantiivien kanssa, ne tulisi oppia substantiivien kanssa” (s. 174). Opiskelijoiden on ymmärrettävä, miten he voivat soveltaa hankkimiaan tietoja ja taitoja. Käyttötarkoitukset tulisi oppia yhdessä sisällön kanssa.
Opetussuunnitelmien järjestys
Taito tulisi esitellä (Thorndike & Gates, 1929):
- Sillä hetkellä tai juuri ennen sitä hetkeä, jolloin sitä voidaan käyttää jollakin hyödyllisellä tavalla
- Sillä hetkellä, kun oppija on tietoinen tarpeesta käyttää sitä jonkin hyödyllisen tarkoituksen täyttämiseen
- Kun se on vaikeudeltaan sopivin oppijan kyvyille
- Kun se on täysin sopusoinnussa tunteiden, makujen, vaistomaisten ja tahdonvaraisten taipumusten tason ja tyypin kanssa, jotka ovat aktiivisimpia sillä hetkellä
- Kun sitä helpottavat täysimääräisesti välittömästi edeltävät oppimiset ja kun se helpottaa täysimääräisesti oppimisia, jotka seuraavat pian.
Nämä periaatteet ovat ristiriidassa tyypillisen sisällön sijoittelun kanssa kouluissa, joissa sisältö on eroteltu aihepiireittäin (esim. yhteiskuntaoppi, matematiikka, tiede). Thorndike ja Gates (1929) kuitenkin kehottivat opettamaan tietoja ja taitoja eri aineiden kanssa. Esimerkiksi hallitusmuodot ovat sopivia aiheita paitsi kansalaistaidossa ja historiassa, myös englannissa (miten hallitukset heijastuvat kirjallisuudessa) ja vieraassa kielessä (hallintorakenne muissa maissa).
Opetussuunnitelmien järjestys
Thorndiken näkemykset opetussuunnitelmien järjestyksestä viittaavat siihen, että oppimisen tulisi olla integroitu eri oppiaineiden välillä. Kathy Stone valmisteli kolmannelle luokalleen yksikön syksyllä kurpitsoista. Oppilaat tutkivat kurpitsojen merkitystä Amerikan siirtolaisille (historia), missä kurpitsoja tällä hetkellä kasvatetaan (maantiede) ja mitä kurpitsalajikkeita kasvatetaan (maatalous). He mittasivat ja kartoittivat kurpitsojen eri kokoja (matematiikka), kaiversivat kurpitsoja (taide), istuttivat kurpitsansiemeniä ja tutkivat niiden kasvua (tiede) sekä lukivat ja kirjoittivat tarinoita kurpitsoista (kielitaide). Tämä lähestymistapa tarjoaa lapsille mielekkään kokemuksen ja “todellisen elämän” erilaisten taitojen oppimista.
Kehittäessään Yhdysvaltain sisällissotaa käsittelevää historian yksikköä Jim Marshall meni pelkkää faktatietoa pidemmälle ja sisällytti siihen vertailuja muihin sotiin, väestön asenteita ja tunteita tuona aikana, sotilaallisten henkilöiden elämäkertoja ja persoonallisuuksia sekä sodan vaikutusta Yhdysvaltoihin ja sen vaikutuksia tulevaisuuteen. Lisäksi herra Marshall työskenteli muiden rakennuksen opettajien kanssa laajentaakseen yksikköä tutkimalla suurten taistelukenttien maastoa (maantiede), sääolosuhteita suurten taisteluiden aikana (tiede) sekä kirjallisuuden (kielitaide) ja luovien teosten (taide, musiikki, draama) syntyä tuona aikana.
Mielenhallinta
Mielenhallinta on näkemys, jonka mukaan tiettyjen aineiden (esim. klassikot, matematiikka) oppiminen parantaa yleistä henkistä toimintaa paremmin kuin muiden aineiden oppiminen. Mielenhallinta oli suosittu näkemys opettajien keskuudessa Thorndiken aikaan. Hän testasi tätä ideaa 8 500 oppilaalla luokilla 9–11 (Thorndike, 1924). Oppilaille tehtiin älykkyystestejä vuoden välein, ja heidän opinto-ohjelmiaan tuona vuonna verrattiin sen selvittämiseksi, liittyikö tiettyihin kursseihin suurempia älyllisiä hyötyjä. Tulokset eivät tukeneet mielenhallintaa. Oppilaat, joilla oli paremmat kyvyt alusta alkaen, edistyivät parhaiten riippumatta siitä, mitä he opiskelivat.
Thorndike (1924, s. 95):
Jos tutkimuksemme olisi suorittanut psykologi Marsista, joka ei tiennyt mitään mielenhallintateorioista ja joka yksinkertaisesti yrittäisi vastata kysymykseen: “Mitkä ovat sukupuolen, rodun, iän, kykyjen määrän ja opintojen vaikutukset ajattelukyvyn, älyn tai minkä tahansa älykkyystestimme mittaaman asian lisääntymiseen vuoden aikana”, hän saattaisi jopa hylätä “opinnot” kommentilla: “Erot ovat niin pieniä ja epäluotettavuudet suhteellisen suuria, että tämä tekijä vaikuttaa merkityksettömältä.” Ainoa syy-tekijä, jonka hän varmasti toteaisi olevan toiminnassa, olisi jo olemassa oleva äly. Ne, joilla on eniten alussa, saavat eniten vuoden aikana.
Sen sijaan, että olettaisimme, että jotkin oppiaineet parantavat oppilaiden henkisiä kykyjä paremmin kuin toiset, meidän tulisi arvioida, miten eri oppiaineet vaikuttavat oppilaiden kykyyn ajatella sekä muihin tuloksiin (esim. kiinnostuksen kohteet, tavoitteet). Thorndiken vaikutusvaltainen tutkimus johti opettajat suunnittelemaan opetussuunnitelmia uudelleen pois mielenhallintaideasta.