Connessionismo: Teorie, Principi e Applicazioni nell'Apprendimento

Edward L. Thorndike (1874–1949) fu un eminente psicologo statunitense la cui teoria dell'apprendimento, il connessionismo, fu dominante negli Stati Uniti durante la prima metà del ventesimo secolo (Mayer, 2003). A differenza di molti primi psicologi, era interessato all'istruzione e specialmente all'apprendimento, al trasferimento, alle differenze individuali e all'intelligenza (Hilgard, 1996; McKeachie, 1990). Applicò un approccio sperimentale nella misurazione dei risultati degli studenti. Il suo impatto sull'istruzione si riflette nel Thorndike Award, il più alto riconoscimento conferito dalla Divisione di Psicologia dell'Educazione dell'American Psychological Association per i contributi distinti alla psicologia dell'educazione.

L'opera principale di Thorndike è la serie in tre volumi Educational Psychology (Thorndike, 1913a, 1913b, 1914). Egli postulò che il tipo più fondamentale di apprendimento implica la formazione di associazioni (connessioni) tra esperienze sensoriali (percezioni di stimoli o eventi) e impulsi neurali (risposte) che si manifestano comportamentalmente. Credeva che l'apprendimento avvenga spesso per tentativi ed errori (selezionando e connettendo).

Thorndike iniziò a studiare l'apprendimento con una serie di esperimenti sugli animali (Thorndike, 1911). Gli animali in situazioni problematiche cercano di raggiungere un obiettivo (ad esempio, ottenere cibo, raggiungere una destinazione). Tra le molte risposte che possono eseguire, ne selezionano una, la eseguono e sperimentano le conseguenze. Quanto più spesso danno una risposta a uno stimolo, tanto più saldamente quella risposta si connette a quello stimolo.

In una tipica situazione sperimentale, un gatto viene posto in una gabbia. Il gatto può aprire un portello di fuga spingendo un bastone o tirando una catena. Dopo una serie di risposte casuali, il gatto alla fine fugge dando una risposta che apre il portello. Il gatto viene quindi rimesso nella gabbia. Nel corso delle prove, il gatto raggiunge l'obiettivo (è fuggito) più velocemente e commette meno errori prima di rispondere correttamente.

L'apprendimento per tentativi ed errori avviene gradualmente (incrementalmente) man mano che le risposte di successo vengono stabilite e quelle senza successo vengono abbandonate. Le connessioni si formano meccanicamente attraverso la ripetizione; la consapevolezza cosciente non è necessaria. Gli animali non “afferrano” o non “hanno intuizione”. Thorndike capì che l'apprendimento umano è più complesso perché le persone si impegnano in altri tipi di apprendimento che implicano la connessione di idee, l'analisi e il ragionamento (Thorndike, 1913b). Tuttavia, la somiglianza nei risultati della ricerca da studi su animali e umani ha portato Thorndike a spiegare l'apprendimento complesso con principi di apprendimento elementari. Un adulto istruito possiede milioni di connessioni stimolo-risposta.

Le idee fondamentali di Thorndike sull'apprendimento sono incarnate nelle Leggi dell'Esercizio e dell'Effetto. La Legge dell'Esercizio ha due parti: la Legge dell'Uso: una risposta a uno stimolo rafforza la loro connessione; la Legge del Disuso: quando una risposta non viene data a uno stimolo, la forza della connessione si indebolisce (viene dimenticata). Più lungo è l'intervallo di tempo prima che venga data una risposta, maggiore è il declino nella forza della connessione.

La Legge dell'Effetto è centrale nella teoria di Thorndike (Thorndike, 1913b):

Quando viene creata una connessione modificabile tra una situazione e una risposta ed è accompagnata o seguita da uno stato di cose soddisfacente, la forza di tale connessione aumenta: quando viene creata ed è accompagnata o seguita da uno stato di cose fastidioso, la sua forza diminuisce.

Le risposte che producono conseguenze soddisfacenti (premianti) vengono apprese; le risposte che producono conseguenze fastidiose (punitive) non vengono apprese. Questo è un resoconto funzionale dell'apprendimento perché i fattori di soddisfazione (risposte che producono risultati desiderabili) consentono agli individui di adattarsi al loro ambiente.

Il seguente studio illustra l'applicazione della Legge dell'Effetto (Thorndike, 1927). Ai partecipanti sono state mostrate 50 strisce di carta, di lunghezza variabile da 3 a 27 centimetri (cm), una alla volta. Accanto a ogni striscia c'era una seconda striscia che i partecipanti sapevano essere lunga 10 cm. Inizialmente hanno stimato la lunghezza di ogni striscia senza feedback. Dopo questo pretest, le 50 strisce sono state presentate di nuovo, una alla volta. Dopo ogni stima, l'sperimentatore diceva loro “giusto” o “sbagliato”. Dopo che le 50 strisce sono state presentate ripetutamente per diversi giorni, sono state presentate di nuovo senza feedback sull'accuratezza dei giudizi di lunghezza. Dopo l'addestramento, le stime di lunghezza dei partecipanti si sono avvicinate maggiormente alle lunghezze effettive delle strisce rispetto alle loro stime precedenti. Thorndike concluse che questi risultati, simili a quelli degli esperimenti in cui gli animali venivano ricompensati con cibo o libertà, supportano l'idea che le connessioni stimolo-risposta soddisfacenti (corrette) sono rafforzate e quelle fastidiose (errate) sono indebolite.

La teoria di Thorndike (1913b) includeva altri principi rilevanti per l'istruzione. Un principio è la Legge della Preparazione, che afferma che quando si è preparati (pronti) ad agire, farlo è gratificante e non farlo è punitivo. Se si ha fame, le risposte che portano al cibo sono in uno stato di preparazione, mentre altre risposte che non portano al cibo non sono in uno stato di preparazione. Se si è affaticati, essere costretti a fare esercizio è punitivo. Applicando questa idea all'apprendimento, potremmo dire che quando gli studenti sono pronti ad apprendere una particolare azione (in termini di livello di sviluppo o acquisizione di abilità pregresse), allora i comportamenti che favoriscono questo apprendimento saranno gratificanti. Quando gli studenti non sono pronti ad apprendere o non possiedono le abilità propedeutiche, allora tentare di apprendere è punitivo e una perdita di tempo.

Il principio dello spostamento associativo si riferisce a una situazione in cui le risposte date a un particolare stimolo alla fine vengono date a uno stimolo completamente diverso se, in prove ripetute, ci sono piccoli cambiamenti nella natura dello stimolo. Ad esempio, per insegnare agli studenti a dividere un numero a due cifre in un numero a quattro cifre, prima insegniamo loro a dividere un numero a una cifra in un numero a una cifra e poi aggiungiamo gradualmente più cifre al divisore e al dividendo.

Il principio degli elementi identici influisce sul trasferimento (generalizzazione), ovvero sulla misura in cui il rafforzamento o l'indebolimento di una connessione produce un cambiamento simile in un'altra connessione (Hilgard, 1996; Thorndike, 1913b; vedi Capitolo 7). Il trasferimento si verifica quando le situazioni hanno elementi identici e richiedono risposte simili. Thorndike e Woodworth (1901) hanno scoperto che la pratica o l'addestramento in un'abilità in un contesto specifico non migliorava la capacità di eseguire tale abilità in generale. Pertanto, l'addestramento sulla stima dell'area dei rettangoli non migliora la capacità degli studenti di stimare le aree di triangoli, cerchi e figure irregolari. Le abilità dovrebbero essere insegnate con diversi tipi di contenuti educativi affinché gli studenti capiscano come applicarle.

Thorndike rivisitò le Leggi dell'Esercizio e dell'Effetto dopo che altre evidenze di ricerca non le supportarono (Thorndike, 1932). Thorndike scartò la Legge dell'Esercizio quando scoprì che la semplice ripetizione di una situazione non “impressa” necessariamente le risposte. In un esperimento, ad esempio, i partecipanti chiusero gli occhi e disegnarono linee che pensavano fossero lunghe 2, 4, 6 e 8 pollici, centinaia di volte per diversi giorni, senza feedback sull'accuratezza delle lunghezze (Thorndike, 1932). Se la Legge dell'Esercizio fosse corretta, allora la risposta eseguita più spesso durante i primi 100 o giù di lì disegni dovrebbe diventare più frequente in seguito; ma Thorndike non trovò supporto per questa idea. Piuttosto, le lunghezze medie cambiarono nel tempo; le persone apparentemente sperimentarono con lunghezze diverse perché non erano sicure della lunghezza corretta. Pertanto, la ripetizione di una situazione potrebbe non aumentare la probabilità futura che si verifichi la stessa risposta.

Rispetto alla Legge dell'Effetto, Thorndike originariamente pensava che gli effetti dei soddisfatti (ricompense) e degli elementi di disturbo (punizioni) fossero opposti ma comparabili, ma la ricerca ha dimostrato che non era così. Piuttosto, le ricompense rafforzarono le connessioni, ma la punizione non le indebolì necessariamente (Thorndike, 1932). Invece, le connessioni vengono indebolite quando le connessioni alternative vengono rafforzate. In uno studio (Thorndike, 1932), ai partecipanti vennero presentate parole inglesi non comuni (ad esempio, edacious, eidolon). Ogni parola era seguita da cinque parole inglesi comuni, una delle quali era un sinonimo corretto. In ogni prova, i partecipanti sceglievano un sinonimo e lo sottolineavano, dopo di che lo sperimentatore diceva “giusto” (ricompensa) o “sbagliato” (punizione). La ricompensa migliorò l'apprendimento, ma la punizione non diminuì la probabilità che quella risposta si verificasse a quella parola stimolo.

La punizione sopprime le risposte, ma non vengono dimenticate. La punizione non è un mezzo efficace per alterare il comportamento perché non insegna agli studenti i comportamenti corretti, ma piuttosto li informa su cosa non fare. Questo è vero anche con le abilità cognitive. Brown e Burton (1978) hanno scoperto che gli studenti imparano algoritmi difettosi (regole errate) per risolvere i problemi (ad esempio, sottrarre il numero più piccolo dal numero più grande, colonna per colonna, 4371 - 2748 = 2437). Quando gli studenti vengono informati che questo metodo è errato e ricevono feedback correttivo e pratica nella risoluzione corretta dei problemi, imparano il metodo corretto ma non dimenticano il vecchio modo.

In qualità di professore di pedagogia presso il Teachers College della Columbia University, Thorndike scrisse libri che affrontavano argomenti come obiettivi educativi, processi di apprendimento, metodi di insegnamento, sequenze curriculari e tecniche per valutare i risultati educativi (Hilgard, 1996; Mayer, 2003; Thorndike, 1906, 1912; Thorndike & Gates, 1929). Alcuni dei numerosi contributi di Thorndike all'istruzione sono i seguenti.

Principi di Insegnamento

Gli insegnanti dovrebbero aiutare gli studenti a formare buone abitudini. Come notò Thorndike (1912):

• Formare abitudini. Non aspettarsi che si creino da sole.
• Attenzione a formare un'abitudine che dovrà essere interrotta in seguito.
• Non formare due o più abitudini quando una sola sarà sufficiente.
• A parità di condizioni, far formare un'abitudine nel modo in cui deve essere utilizzata.

L'ultimo principio mette in guardia contro l'insegnamento di contenuti che sono rimossi dalle loro applicazioni: “Poiché le forme degli aggettivi in tedesco o latino devono essere sempre usate con i sostantivi, dovrebbero essere apprese con i sostantivi” (p. 174). Gli studenti devono capire come applicare le conoscenze e le competenze che acquisiscono. Gli usi dovrebbero essere appresi insieme al contenuto.

Sequenza dei Curricula

Un'abilità dovrebbe essere introdotta (Thorndike & Gates, 1929):

• Nel momento o appena prima del momento in cui può essere utilizzata in qualche modo utile
• Nel momento in cui lo studente è consapevole della necessità di essa come mezzo per soddisfare uno scopo utile
• Quando è più adatta per difficoltà all'abilità dello studente
• Quando si armonizzerà più pienamente con il livello e il tipo di emozioni, gusti, disposizioni istintive e volitive più attive al momento
• Quando è più pienamente facilitata dagli apprendimenti immediatamente precedenti e quando faciliterà più pienamente gli apprendimenti che seguiranno a breve.

Questi principi sono in conflitto con la tipica collocazione dei contenuti nelle scuole, dove i contenuti sono segregati per materia (ad esempio, studi sociali, matematica, scienze). Ma Thorndike e Gates (1929) hanno esortato a insegnare conoscenze e competenze con materie diverse. Ad esempio, le forme di governo sono argomenti appropriati non solo in educazione civica e storia, ma anche in inglese (come i governi si riflettono nella letteratura) e in lingua straniera (struttura del governo in altri paesi).

Disciplina Mentale

La disciplina mentale è l'opinione che l'apprendimento di determinate materie (ad esempio, i classici, la matematica) migliori il funzionamento mentale generale più dell'apprendimento di altre materie. La disciplina mentale era un'opinione popolare tra gli educatori durante il periodo di Thorndike. Egli testò questa idea con 8.500 studenti delle classi dalla 9ª all'11ª (Thorndike, 1924). Gli studenti sono stati sottoposti a test di intelligenza a distanza di un anno e i loro programmi di studio di quell'anno sono stati confrontati per determinare se determinati corsi erano associati a maggiori guadagni intellettuali. I risultati non hanno fornito alcun supporto per la disciplina mentale. Gli studenti che avevano una maggiore abilità all'inizio hanno fatto i progressi migliori indipendentemente da ciò che hanno studiato.

Thorndike (1924, p. 95):

Se la nostra indagine fosse stata condotta da uno psicologo proveniente da Marte, che non sapeva nulla delle teorie della disciplina mentale, e cercasse semplicemente di rispondere alla domanda: “Quali sono le quantità di influenza di sesso, razza, età, quantità di abilità e studi intrapresi, sul guadagno ottenuto durante l'anno in potere di pensare, o intelletto, o qualsiasi cosa misurino i nostri test di intelligenza standard,” potrebbe persino liquidare “studi intrapresi” con il commento: “Le differenze sono così piccole e le inaffidabilità sono relativamente così grandi che questo fattore sembra irrilevante.” L'unico fattore causale che sarebbe sicuro al lavoro sarebbe l'intelletto già esistente. Coloro che hanno di più all'inizio guadagnano di più durante l'anno.

Quindi, piuttosto che presumere che alcune aree disciplinari migliorino le abilità mentali degli studenti meglio di altre, dovremmo valutare come le diverse aree disciplinari influenzano la capacità degli studenti di pensare, così come altri risultati (ad esempio, interessi, obiettivi). L'influente ricerca di Thorndike ha portato gli educatori a riprogettare i curricula allontanandosi dall'idea di disciplina mentale.