Konektywizm: Teorie Uczenia Się, Prawa i Edukacja

Edward L. Thorndike (1874–1949) był wybitnym amerykańskim psychologiem, którego teoria uczenia się – koneksjonizm – dominowała w Stanach Zjednoczonych w pierwszej połowie XX wieku (Mayer, 2003). W przeciwieństwie do wielu wczesnych psychologów, interesował się edukacją, a zwłaszcza uczeniem się, transferem, różnicami indywidualnymi i inteligencją (Hilgard, 1996; McKeachie, 1990). Stosował podejście eksperymentalne przy pomiarze wyników osiągnięć uczniów. Jego wpływ na edukację znajduje odzwierciedlenie w Nagrodzie Thorndike’a, najwyższym wyróżnieniu przyznawanym przez Oddział Psychologii Edukacyjnej Amerykańskiego Towarzystwa Psychologicznego za wybitny wkład w psychologię edukacyjną.

Głównym dziełem Thorndike'a jest trzytomowa seria Psychologia edukacyjna (Thorndike, 1913a, 1913b, 1914). Postulował on, że najbardziej fundamentalny typ uczenia się polega na tworzeniu asocjacji (połączeń) między doświadczeniami sensorycznymi (percepcjami bodźców lub zdarzeń) a impulsami nerwowymi (reakcjami), które przejawiają się behawioralnie. Wierzył, że uczenie się często zachodzi metodą prób i błędów (wybieranie i łączenie).

Thorndike rozpoczął badania nad uczeniem się od serii eksperymentów na zwierzętach (Thorndike, 1911). Zwierzęta w sytuacjach problemowych próbują osiągnąć cel (np. zdobyć pożywienie, dotrzeć do celu). Spośród wielu reakcji, które mogą wykonać, wybierają jedną, wykonują ją i doświadczają konsekwencji. Im częściej reagują na bodziec, tym mocniej reakcja ta łączy się z tym bodźcem.

W typowej sytuacji eksperymentalnej kot umieszczany jest w klatce. Kot może otworzyć właz ucieczkowy, popychając kij lub pociągając za łańcuch. Po serii losowych reakcji kot w końcu ucieka, wykonując reakcję, która otwiera właz. Następnie kot jest umieszczany z powrotem w klatce. Z biegiem prób kot szybciej osiąga cel (ucieka) i popełnia mniej błędów przed prawidłową reakcją.

Uczenie się metodą prób i błędów zachodzi stopniowo (inkrementalnie), gdy ustalane są udane reakcje, a nieudane są porzucane. Połączenia tworzone są mechanicznie poprzez powtarzanie; świadoma świadomość nie jest konieczna. Zwierzęta nie "załapują" ani nie "mają wglądu". Thorndike rozumiał, że uczenie się ludzi jest bardziej złożone, ponieważ ludzie angażują się w inne rodzaje uczenia się, obejmujące łączenie idei, analizowanie i rozumowanie (Thorndike, 1913b). Niemniej jednak podobieństwo wyników badań na zwierzętach i ludziach skłoniło Thorndike'a do wyjaśnienia złożonego uczenia się za pomocą elementarnych zasad uczenia się. Wykształcony dorosły posiada miliony połączeń bodziec–reakcja.

Podstawowe idee Thorndike'a dotyczące uczenia się są zawarte w Prawach Ćwiczenia i Efektu. Prawo Ćwiczenia składa się z dwóch części: Prawo Użycia – reakcja na bodziec wzmacnia ich połączenie; Prawo Nieużywania – gdy reakcja nie jest wykonywana na bodziec, siła połączenia jest osłabiana (zapominana). Im dłuższy odstęp czasu przed wykonaniem reakcji, tym większy spadek siły połączenia.

Prawo Efektu ma kluczowe znaczenie dla teorii Thorndike'a (Thorndike, 1913b):

Gdy modyfikowalne połączenie między sytuacją a reakcją jest nawiązywane i towarzyszy mu lub następuje po nim satysfakcjonujący stan rzeczy, siła tego połączenia wzrasta: Gdy jest nawiązywane i towarzyszy mu lub następuje po nim irytujący stan rzeczy, jego siła maleje.

Reakcje skutkujące satysfakcjonującymi (nagradzającymi) konsekwencjami są przyswajane; reakcje powodujące irytujące (karzące) konsekwencje nie są przyswajane. Jest to funkcjonalne ujęcie uczenia się, ponieważ satysfakcjonery (reakcje, które przynoszą pożądane skutki) pozwalają jednostkom przystosować się do otoczenia.

Następujące badanie ilustruje zastosowanie Prawa Efektu (Thorndike, 1927). Uczestnikom pokazywano po kolei 50 pasków papieru o długości od 3 do 27 centymetrów (cm). Obok każdego paska znajdował się drugi pasek, o którym uczestnicy wiedzieli, że ma 10 cm długości. Początkowo szacowali długość każdego paska bez informacji zwrotnej. Po tym teście wstępnym 50 pasków prezentowano ponownie, po jednym na raz. Po każdej ocenie eksperymentator mówił im „dobrze” lub „źle”. Po wielokrotnym prezentowaniu 50 pasków przez kilka dni, ponownie przedstawiono je bez informacji zwrotnej na temat dokładności oceny długości. Po treningu oceny długości uczestników były bliższe rzeczywistym długościom pasków niż ich wcześniejsze oceny. Thorndike doszedł do wniosku, że wyniki te, które były podobne do tych z eksperymentów, w których zwierzęta były nagradzane jedzeniem lub wolnością, potwierdzają ideę, że satysfakcjonujące (prawidłowe) połączenia bodziec–reakcja są wzmacniane, a irytujące (nieprawidłowe) są osłabiane.

Teoria Thorndike’a (1913b) zawierała inne zasady istotne dla edukacji. Jedną z zasad jest Prawo Gotowości, które mówi, że gdy ktoś jest przygotowany (gotowy) do działania, to działanie jest nagradzające, a niedziałanie jest karzące. Jeśli ktoś jest głodny, reakcje prowadzące do jedzenia są w stanie gotowości, podczas gdy inne reakcje nieprowadzące do jedzenia nie są w stanie gotowości. Jeśli ktoś jest zmęczony, zmuszanie go do ćwiczeń jest karzące. Stosując tę ideę do uczenia się, możemy powiedzieć, że gdy uczniowie są gotowi do nauczenia się konkretnej czynności (pod względem poziomu rozwoju lub wcześniejszego nabycia umiejętności), zachowania, które sprzyjają temu uczeniu się, będą nagradzające. Gdy uczniowie nie są gotowi do uczenia się lub nie posiadają wymaganych umiejętności, próba uczenia się jest karząca i stanowi stratę czasu.

Zasada przesunięcia asocjacyjnego odnosi się do sytuacji, w której reakcje na dany bodziec ostatecznie są wykonywane na zupełnie inny bodziec, jeśli w powtarzanych próbach występują niewielkie zmiany w charakterze bodźca. Na przykład, aby nauczyć uczniów dzielenia liczby dwucyfrowej przez liczbę czterocyfrową, najpierw uczymy ich dzielenia liczby jednocyfrowej przez liczbę jednocyfrową, a następnie stopniowo dodajemy więcej cyfr do dzielnika i dzielnej.

Zasada identycznych elementów wpływa na transfer (generalizację), czyli zakres, w jakim wzmocnienie lub osłabienie jednego połączenia powoduje podobną zmianę w innym połączeniu (Hilgard, 1996; Thorndike, 1913b; zobacz Rozdział 7). Transfer następuje, gdy sytuacje mają identyczne elementy i wymagają podobnych reakcji. Thorndike i Woodworth (1901) odkryli, że ćwiczenie lub trening umiejętności w określonym kontekście nie poprawia ogólnej zdolności do wykonywania tej umiejętności. Tak więc trening w szacowaniu powierzchni prostokątów nie poprawia zdolności uczniów do szacowania powierzchni trójkątów, kół i nieregularnych figur. Umiejętności powinny być nauczane z różnymi rodzajami treści edukacyjnych, aby uczniowie zrozumieli, jak je stosować.

Thorndike zrewidował Prawa Ćwiczenia i Efektu po tym, jak inne dowody badawcze ich nie potwierdziły (Thorndike, 1932). Thorndike odrzucił Prawo Ćwiczenia, gdy odkrył, że proste powtarzanie sytuacji niekoniecznie “wbija” reakcje. W jednym eksperymencie, na przykład, uczestnicy zamykali oczy i rysowali linie, które ich zdaniem miały 2, 4, 6 i 8 cali długości, setki razy przez kilka dni, bez informacji zwrotnej na temat dokładności długości (Thorndike, 1932). Gdyby Prawo Ćwiczenia było poprawne, to reakcja wykonywana najczęściej podczas pierwszych 100 lub tak rysunków powinna stać się częstsza później; ale Thorndike nie znalazł poparcia dla tego pomysłu. Raczej, średnie długości zmieniały się w czasie; ludzie najwyraźniej eksperymentowali z różnymi długościami, ponieważ nie byli pewni prawidłowej długości. Zatem powtarzanie sytuacji może nie zwiększyć przyszłego prawdopodobieństwa wystąpienia tej samej reakcji.

Odnosząc się do Prawa Efektu, Thorndike początkowo sądził, że efekty satysfakcjonerów (nagród) i przeszkadzaczy (kar) były przeciwne, ale porównywalne, ale badania wykazały, że tak nie jest. Raczej nagrody wzmacniały połączenia, ale kara niekoniecznie je osłabiała (Thorndike, 1932). Zamiast tego połączenia są osłabiane, gdy alternatywne połączenia są wzmacniane. W jednym badaniu (Thorndike, 1932) uczestnikom przedstawiano rzadkie angielskie słowa (np. edacious, eidolon). Po każdym słowie następowało pięć powszechnych angielskich słów, z których jedno było poprawnym synonimem. W każdej próbie uczestnicy wybierali synonim i podkreślali go, po czym eksperymentator mówił “prawidłowo” (nagroda) lub “nieprawidłowo” (kara). Nagroda poprawiała uczenie się, ale kara nie zmniejszała prawdopodobieństwa wystąpienia tej reakcji na ten bodziec słowny.

Kara tłumi reakcje, ale nie są one zapominane. Kara nie jest skutecznym sposobem zmiany zachowania, ponieważ nie uczy uczniów prawidłowych zachowań, ale raczej informuje ich o tym, czego nie robić. Dotyczy to również umiejętności poznawczych. Brown i Burton (1978) odkryli, że uczniowie uczą się wadliwych algorytmów (nieprawidłowych reguł) rozwiązywania problemów (np. odejmowanie mniejszej liczby od większej, kolumna po kolumnie, 4371 - 2748 = 2437). Kiedy uczniowie są informowani, że ta metoda jest nieprawidłowa i otrzymują poprawiającą informację zwrotną oraz ćwiczą poprawne rozwiązywanie problemów, uczą się poprawnej metody, ale nie zapominają starego sposobu.

Jako profesor pedagogiki w Teachers College na Uniwersytecie Columbia, Thorndike pisał książki poruszające tematy takie jak cele edukacyjne, procesy uczenia się, metody nauczania, sekwencje programowe i techniki oceniania wyników edukacyjnych (Hilgard, 1996; Mayer, 2003; Thorndike, 1906, 1912; Thorndike & Gates, 1929). Poniżej przedstawiono niektóre z wielu wkładów Thorndike'a w edukację.

Zasady nauczania

Nauczyciele powinni pomagać uczniom w kształtowaniu dobrych nawyków. Jak zauważył Thorndike (1912):

• Wyrabiaj nawyki. Nie oczekuj, że stworzą się same.
• Uważaj na tworzenie nawyku, który później trzeba będzie złamać.
• Nie twórz dwóch lub więcej nawyków, gdy jeden wystarczy.
• Przy innych rzeczach równych, niech nawyk zostanie ukształtowany w sposób, w jaki ma być używany.

Ostatnia zasada przestrzega przed nauczaniem treści oderwanych od ich zastosowań: „Ponieważ formy przymiotników w języku niemieckim lub łacińskim zawsze mają być używane z rzeczownikami, należy je uczyć z rzeczownikami” (s. 174). Uczniowie muszą rozumieć, jak stosować zdobytą wiedzę i umiejętności. Zastosowania powinny być poznawane w połączeniu z treścią.

Sekwencja programów nauczania

Umiejętność powinna być wprowadzana (Thorndike & Gates, 1929):

• W momencie lub tuż przed momentem, w którym można ją wykorzystać w jakiś użyteczny sposób
• W momencie, gdy uczący się jest świadomy potrzeby jej posiadania jako środka do zaspokojenia jakiegoś użytecznego celu
• Gdy jest najbardziej dopasowana pod względem trudności do umiejętności uczącego się
• Gdy najbardziej harmonizuje z poziomem i rodzajem emocji, gustów, instynktownych i wolitywnych dyspozycji najbardziej aktywnych w danym czasie
• Gdy jest najbardziej ułatwiona przez bezpośrednio poprzedzające uczenie się i gdy najbardziej ułatwi uczenie się, które ma nastąpić wkrótce.

Zasady te są sprzeczne z typowym umieszczaniem treści w szkołach, gdzie treść jest segregowana według przedmiotu (np. nauki społeczne, matematyka, nauki przyrodnicze). Ale Thorndike i Gates (1929) nalegali, aby wiedza i umiejętności były nauczane w różnych przedmiotach. Na przykład formy rządów są odpowiednimi tematami nie tylko w wiedzy o społeczeństwie i historii, ale także w języku angielskim (jak rządy są odzwierciedlone w literaturze) i języku obcym (struktura rządu w innych krajach).

Dyscyplina umysłowa

Dyscyplina umysłowa to pogląd, że uczenie się pewnych przedmiotów (np. klasyka, matematyka) poprawia ogólne funkcjonowanie umysłowe lepiej niż uczenie się innych przedmiotów. Dyscyplina umysłowa była popularnym poglądem wśród pedagogów w czasach Thorndike'a. Przetestował ten pomysł na 8500 uczniach w klasach od 9 do 11 (Thorndike, 1924). Uczniowie otrzymywali testy inteligencji w odstępie roku, a ich programy studiów w tym roku porównywano, aby ustalić, czy niektóre kursy są związane z większymi zyskami intelektualnymi. Wyniki nie potwierdziły dyscypliny umysłowej. Uczniowie, którzy na początku mieli większe zdolności, robili największe postępy niezależnie od tego, czego się uczyli.

Thorndike (1924, s. 95):

Gdyby nasze dochodzenie zostało przeprowadzone przez psychologa z Marsa, który nic nie wiedział o teoriach dyscypliny umysłowej i po prostu próbował odpowiedzieć na pytanie: „Jakie są wpływy płci, rasy, wieku, poziomu zdolności i podjętych studiów na przyrost mocy myślenia lub intelektu, lub czegokolwiek, co mierzą nasze standardowe testy inteligencji w ciągu roku?”, mógłby nawet odrzucić „podjęte studia” komentarzem: „Różnice są tak małe, a nierzetelności stosunkowo tak duże, że czynnik ten wydaje się nieistotny”. Jedynym czynnikiem przyczynowym, co do którego byłby pewien, byłby już istniejący intelekt. Ci, którzy mają najwięcej na początku, zyskują najwięcej w ciągu roku.

Zatem zamiast zakładać, że niektóre obszary tematyczne poprawiają zdolności umysłowe uczniów lepiej niż inne, powinniśmy ocenić, jak różne obszary tematyczne wpływają na zdolność myślenia uczniów, a także inne wyniki (np. zainteresowania, cele). Wpływowe badania Thorndike'a doprowadziły pedagogów do przeprojektowania programów nauczania, odchodząc od idei dyscypliny umysłowej.