Pitkäkestoinen muisti: Palauttaminen ja unohtaminen (tiedonkäsittelyteoria)

Hakustrategiat

Mitä tapahtuu, kun oppilaalta kysytään esimerkiksi: “Mitä Yhdysvaltain varapresidentti tekee senaatissa?” Kysymys siirtyy oppilaan työmuistiin (WM) ja jaetaan osiin. Tämän prosessin neurologista perustaa ei täysin ymmärretä, mutta saatavilla oleva näyttö viittaa siihen, että tieto aktivoi siihen liittyvää tietoa muistiverkostoissa levittäytyvän aktivaation avulla, jotta voidaan selvittää, vastaavatko ne kysymykseen. Jos vastaavat, kyseinen tieto käännetään lauseeksi ja ilmaistaan kysyjälle suullisesti tai moottorimalleiksi kirjoitettavaksi. Jos aktivoidut propositiot eivät vastaa kysymykseen, aktivaatio leviää, kunnes vastaus löytyy. Kun aktivaation leviämiselle ei ole riittävästi aikaa vastauksen löytämiseksi, oppilaat voivat tehdä valistuneen arvauksen (Anderson, 1990).

Suuri osa kognitiivisesta prosessoinnista tapahtuu automaattisesti. Muistamme rutiininomaisesti kotiosoitteemme ja puhelinnumeromme, sosiaaliturvatunnuksemme ja läheisten ystäviemme nimet. Ihmiset eivät usein ole tietoisia kaikista kysymykseen vastaamiseen tarvittavista vaiheista. Kuitenkin, kun ihmisten on arvioitava useita aktivoituja propositioita selvittääkseen, vastaavatko propositiot asianmukaisesti kysymykseen, he ovat tietoisempia prosessista.

Koska tieto on koodattu propositioiksi, hakeminen etenee, vaikka haettavaa tietoa ei ole olemassa täsmällisessä muodossa muistissa. Jos opettaja kysyy, äänestäisikö varapresidentti lakiehdotuksesta, kun alkuäänestys oli 51 puolesta ja 49 vastaan, oppilaat voisivat hakea proposition, jonka mukaan varapresidentti äänestää vain tasatilanteessa. Tästä seuraa, että varapresidentti ei äänestäisi. Tällainen prosessointi, joka sisältää konstruktion, kestää kauemmin kuin silloin, kun kysymys vaatii tiedon, joka on koodattu muistiin samassa muodossa, mutta oppilaiden tulisi vastata oikein olettaen, että he aktivoivat asiaankuuluvat propositiot pitkäkestoisessa muistissa (LTM). Sama prosessi liittyy sääntöjen oppimiseen ja siirtämiseen: oppilaat oppivat säännön (esim. Pythagoraan lause matematiikassa) ja muistavat ja soveltavat sitä ratkaistakseen ongelmia, joita he eivät ole koskaan ennen nähneet.

Koodausspesifisyys

Hakeminen riippuu koodaustavasta. Koodausspesifisyysoletuksen mukaan (Brown & Craik, 2000; Thomson & Tulving, 1970) tiedon koodaustapa määrää, mitkä hakuvihjeet aktivoivat kyseisen tiedon tehokkaasti. Tässä näkemyksessä paras haku tapahtuu, kun hakuvihjeet vastaavat niitä, jotka olivat läsnä oppimisen aikana (Baddeley, 1998).

Osa kokeellista näyttöä tukee koodausspesifisyyttä. Kun ihmisille annetaan luokkien nimiä samalla kun he koodaavat tiettyjä luokkien esimerkkejä, he muistavat esimerkit paremmin, jos heille annetaan luokkien nimet muistutuksen yhteydessä, kuin jos heille ei anneta nimiä (Matlin, 2009). Samanlainen hyöty saadaan, jos he oppivat sanoja assosiaatioiden kanssa ja heille annetaan assosiaatioiden nimet muistutuksen yhteydessä, kuin jos heille ei anneta assosiaatioita. Brown (1968) antoi oppilaille luettavaksi osittaisen luettelon Yhdysvaltain osavaltioista; toiset eivät lukeneet luetteloa. Myöhemmin kaikki oppilaat muistivat niin monta osavaltiota kuin pystyivät. Luettelon saaneet oppilaat muistivat enemmän luettelossa olevista osavaltioista ja vähemmän niistä, jotka eivät olleet luettelossa.

Koodausspesifisyyteen sisältyy myös konteksti. Eräässä tutkimuksessa (Godden & Baddeley, 1975) sukeltajat oppivat sanaluettelon joko rannalla tai veden alla. Myöhemmässä vapaassa muistamistehtävässä oppijat muistivat enemmän sanoja, kun he olivat samassa ympäristössä kuin missä he oppivat sanat, kuin silloin, kun he olivat toisessa ympäristössä.

Koodausspesifisyys voidaan selittää propositiivisten verkostojen välisen leviävän aktivaation avulla. Opittavaan materiaaliin liittyvät vihjeet on yhdistetty pitkäkestoiseen muistiin (LTM) materiaalin kanssa koodaushetkellä. Muistutuksen aikana näiden vihjeiden esittäminen aktivoi asiaankuuluvat osat pitkäkestoisessa muistissa. Samojen vihjeiden puuttuessa muistaminen riippuu yksittäisten propositioiden muistamisesta. Koska vihjeet johtavat leviävään aktivaatioon (eivät yksittäiset propositiot tai käsitteet), muistamista helpottaa samojen vihjeiden esittäminen koodauksen ja muistamisen aikana. Muut todisteet viittaavat siihen, että muistamista ohjaavat osittain odotukset siitä, mitä tietoa tarvitaan, ja että ihmiset voivat vääristää epäjohdonmukaista tietoa saadakseen sen vastaamaan odotuksiaan (Hirt, Erickson, & McDonald, 1993).

Deklaratiivisen tiedon hakeminen

Vaikka deklaratiivista tietoa prosessoidaan usein automaattisesti, ei ole mitään takeita siitä, että se integroidaan asiaankuuluvaan tietoon pitkäkestoisessa muistissa. Voimme nähdä tämän tämän oppitunnin alussa esitetyssä skenaariossa. Tietoa algebrallisista muuttujista ja operaatioista on oppilaille vähän merkitystä, eivätkä he voi integroida sitä hyvin olemassa olevaan tietoon muistissa. Merkityksellisyys, elaboraatio ja organisointi parantavat deklaratiivisen tiedon tehokkaan prosessoinnin ja hakemisen potentiaalia. Sovellus 'Tiedon järjestäminen verkostojen avulla' tarjoaa joitain esimerkkejä luokkahuoneesta.

Merkityksellisyys parantaa hakemista. Merkityksetön tieto ei aktivoi tietoa pitkäkestoisessa muistissa ja menetetään, elleivät oppilaat harjoittele sitä toistuvasti, kunnes se vakiintuu pitkäkestoiseen muistiin, ehkä muodostamalla uuden propositiivisen verkon. Uuden tiedon äänet, joilla ei ole merkitystä, voidaan myös yhdistää muihin samankaltaisiin ääniin. Esimerkiksi sana perustuslaki voidaan yhdistää foneettisesti muihin sanan käyttötarkoituksiin, jotka on tallennettu oppijoiden muistoihin (esim. Constitution Avenue).

Merkityksellinen tieto säilyy todennäköisemmin, koska se yhdistyy helposti propositiivisiin verkostoihin. Avausskenaariossa yksi tarjottu ehdotus on liittää algebralliset muuttujat konkreettisiin esineisiin – asioihin, jotka oppilaat ymmärtävät – antaakseen algebralliselle merkinnälle jonkin merkityksen. Merkityksellisyys ei ainoastaan edistä oppimista, vaan se myös säästää aikaa. Propositiot työmuistissa vievät aikaa prosessoida; Simon (1974) arvioi, että jokaisen uuden tiedon tallentaminen kestää 10 sekuntia, mikä tarkoittaa, että minuutissa voidaan prosessoida vain kuusi uutta tietokappaletta. Vaikka tieto on merkityksellistä, suuri osa tiedosta menetetään ennen kuin se voidaan tallentaa. Vaikka kaikki saapuva tieto ei ole tärkeää ja jonkin verran menetystä ei yleensä heikennä oppimista, oppilaat säilyttävät tyypillisesti vain vähän tietoa jopa parhaissa olosuhteissa.

Kun kehitämme, lisäämme opittavaan tietoon esimerkkejä, yksityiskohtia, päätelmiä tai mitä tahansa, mikä palvelee uuden ja vanhan tiedon yhdistämistä. Oppija voi kehitellä varapresidentin roolia senaatissa miettimällä nimenhuutoa ja, kun on tasapeli, antamalla varapresidentin äänestää.

Elaboraatio helpottaa oppimista, koska se on harjoittelun muoto: Pitämällä tiedon aktiivisena työmuistissa, elaboraatio lisää todennäköisyyttä, että tieto tallennetaan pysyvästi pitkäkestoiseen muistiin. Tämä helpottaa hakemista, samoin kuin se, että elaboraatio luo yhteyksiä vanhan ja uuden tiedon välille. Oppilaat, jotka kehittelevät varapresidentin roolia senaatissa, yhdistävät tämän uuden tiedon siihen, mitä he tietävät senaatista ja varapresidentistä. Hyvin linkitetty tieto pitkäkestoisessa muistissa on helpompi muistaa kuin huonosti linkitetty tieto (Stein et al., 1984).

Vaikka elaboraatio edistää tallentamista ja hakemista, se myös vie aikaa. Elaboraatiota vaativien lauseiden ymmärtäminen kestää kauemmin kuin lauseiden, jotka eivät vaadi elaboraatiota (Haviland & Clark, 1974). Esimerkiksi seuraavat lauseet vaativat päätelmän, että Marge vei luottokorttinsa ruokakauppaan: “Marge meni ruokakauppaan,” ja “Marge maksoi ruokaostoksensa luottokortilla.” Linkki on selvennetty seuraavissa lauseissa: “Marge vei luottokorttinsa ruokakauppaan,” ja “Marge käytti luottokorttiaan maksaakseen ruokaostokset.” Vierekkäisten propositioiden välisten nimenomaisten linkkien tekeminen auttaa niiden koodaamista ja säilyttämistä.

Tärkeä oppimisen näkökohta on päättää tiedon tärkeydestä. Kaikkea opittua tietoa ei tarvitse kehitellä. Ymmärtämistä helpottaa, kun oppilaat kehittelevät vain tekstin tärkeimpiä näkökohtia (Reder, 1979). Elaboraatio auttaa hakemista tarjoamalla vaihtoehtoisia polkuja, joita pitkin aktivaatio voi levitä, joten jos yksi polku on tukossa, muita on saatavilla (Anderson, 1990, 2000). Elaboraatio tarjoaa myös lisätietoa, josta vastauksia voidaan rakentaa (Reder, 1982), kuten silloin, kun oppilaiden on vastattava kysymyksiin tiedolla, joka on eri muodossa kuin opittu materiaali.

Yleisesti ottaen lähes kaikki elaboraation tyypit auttavat koodaamista ja hakemista; jotkut elaboraatiot ovat kuitenkin tehokkaampia kuin toiset. Toiminnot, kuten muistiinpanojen tekeminen ja kysyminen, miten uusi tieto liittyy siihen, mitä tiedetään, rakentavat propositiivisia verkostoja. Tehokkaat elaboraatiot linkittävät propositiot ja stimuloivat tarkkaa muistamista. Elaboraatiot, jotka eivät ole hyvin linkittyneet sisältöön, eivät auta muistamista (Mayer, 1984).

Organisointi tapahtuu jakamalla tieto osiin ja määrittämällä osien välisiä suhteita. Yhdysvaltain hallintoa tutkittaessa organisointi voi sisältää hallinnon jakamisen kolmeen haaraan (toimeenpano-, lainsäädäntö-, oikeuslaitos), joista jokainen jaetaan alaosiin (esim. toiminnot, virastot) ja niin edelleen. Vanhemmat oppilaat käyttävät organisointia useammin, mutta alakoulun lapset pystyvät käyttämään organisatorisia periaatteita (Meece, 2002). Lehtiä tutkivat lapset voivat järjestää ne koon, muodon ja reunan kuvion mukaan.

Organisointi parantaa hakemista linkittämällä asiaankuuluvan tiedon; kun hakeminen on käynnistetty, leviävä aktivaatio pääsee asiaankuuluviin propositioihin pitkäkestoisessa muistissa. Opettajat järjestävät rutiininomaisesti materiaalia, mutta oppilaiden itsensä luoma organisointi on myös tehokasta hakemisen kannalta. Opetus organisatorisista periaatteista auttaa oppimista. Harkitse kaaviota tarinoiden ymmärtämiseen, jossa on neljä pääominaisuutta: asetus, teema, juoni ja ratkaisu (Rumelhart, 1977). Asetus (“Olipa kerran . . .”) sijoittaa toiminnan kontekstiin. Sitten esitellään teema, joka koostuu hahmoista, joilla on tiettyjä kokemuksia ja tavoitteita. Juoni seuraa hahmojen toimia heidän tavoitteidensa saavuttamiseksi. Ratkaisu kuvaa, miten tavoite saavutetaan tai miten hahmot sopeutuvat tavoitteen saavuttamatta jättämiseen. Kuvaamalla ja havainnollistamalla näitä tarinan vaiheita opettajat auttavat oppilaita oppimaan tunnistamaan ne itse.

Proseduraalisen tiedon hakeminen

Proseduraalisen tiedon hakeminen on samanlaista kuin deklaratiivisen tiedon hakeminen. Hakuvihjeet laukaisevat assosiaatioita muistissa, ja leviävän aktivaation prosessi aktivoi ja muistaa asiaankuuluvan tiedon. Jos oppilaita kehotetaan suorittamaan tietty toimenpide kemian laboratoriossa, he vihjaavat kyseistä tuotantoa muistissa, muistavat sen ja toteuttavat sen.

Kun deklaratiivinen ja proseduraalinen tieto ovat vuorovaikutuksessa, molempien hakeminen on välttämätöntä. Murtolukujen lisäämisen aikana oppilaat käyttävät toimenpiteitä (eli muuntavat murtoluvut pienimpään yhteiseen nimittäjään, lisäävät osoittajat) ja deklaratiivista tietoa (yhteenlaskutoimitukset). Lukemisen ymmärtämisen aikana jotkut prosessit toimivat toimenpiteinä (esim. koodaus, ymmärtämisen seuranta), kun taas toiset sisältävät vain deklaratiivista tietoa (esim. sanojen merkitykset, välimerkkien toiminnot). Ihmiset käyttävät tyypillisesti toimenpiteitä hankkiakseen deklaratiivista tietoa, kuten muistitekniikoita deklaratiivisen tiedon muistamiseen. Deklaratiivisen tiedon hallussapito on tyypillisesti edellytys toimenpiteiden onnistuneelle toteuttamiselle. Juurien ratkaisemiseksi neliökaavalla oppilaiden on tiedettävä kertolaskutoimitukset.

Deklaratiivinen ja proseduraalinen tieto vaihtelevat valtavasti laajuudeltaan. Yksilöillä on deklaratiivista tietoa maailmasta, itsestään ja muista; he ymmärtävät menettelyt monipuolisten tehtävien suorittamiseen. Deklaratiivinen ja proseduraalinen tieto eroavat siinä, että menettelyt muuntavat tietoa. Sellaiset deklaratiiviset lausunnot kuin “ ”ja “Uno Fred polttaa haisevia sikareita” eivät muuta mitään, mutta pitkän jakolaskualgoritmin soveltaminen ongelmaan muuttaa ratkaisemattoman ongelman ratkaistuksi.

Toinen ero on käsittelynopeudessa. Deklaratiivisen tiedon hakeminen on usein hidasta ja tietoista. Jopa olettaen, että ihmiset tietävät vastauksen kysymykseen, heidän on ehkä mietittävä jonkin aikaa vastatakseen siihen. Harkitse esimerkiksi aikaa, joka tarvitaan vastaamaan kysymykseen “Kuka oli Yhdysvaltain presidentti vuonna 1867?” (Andrew Johnson). Sitä vastoin, kun proseduraalinen tieto on vakiintunut muistiin, se haetaan nopeasti ja usein automaattisesti. Taitavat lukijat purkavat painetun tekstin automaattisesti; heidän ei tarvitse tietoisesti pohtia, mitä he tekevät. Käsittelynopeus erottaa taitavat ja huonot lukijat (de Jong, 1998). Kun olemme oppineet kertomaan, meidän ei tarvitse miettiä, mitä vaiheita meidän on noudatettava ongelmien ratkaisemiseksi.

Deklaratiivisen ja proseduraalisen tiedon erot vaikuttavat opettamiseen ja oppimiseen. Oppilailla voi olla vaikeuksia tietyn sisältöalueen kanssa, koska heiltä puuttuu alakohtaista deklaratiivista tietoa tai koska he eivät ymmärrä edellytettäviä toimenpiteitä. Sen selvittäminen, kumpi on puutteellinen, on välttämätön ensimmäinen askel korjaavan opetuksen suunnittelussa. Puutteet eivät ainoastaan estä oppimista, vaan ne myös tuottavat alhaisen itseluottamuksen. Oppilaat, jotka ymmärtävät, miten jaetaan, mutta eivät tiedä kertolaskutoimituksia, masentuvat, kun he saavat jatkuvasti vääriä vastauksia.

Sovellus, joka havainnollistaa tiedon tallentamista ja hakemista pitkäkestoisesta muistista (LTM), on kielen ymmärtäminen (Carpenter, Miyake, & Just, 1995; Corballis, 2006; Clark, 1994; Matlin, 2009). Kielen ymmärtäminen on erittäin tärkeää koulussa oppimisen kannalta, erityisesti kun otetaan huomioon niiden opiskelijoiden määrän kasvu, joiden äidinkieli ei ole englanti (Fillmore & Valadez, 1986; Hancock, 2001; Padilla, 2006).

Puhutun ja kirjoitetun kielen ymmärtäminen on ongelmanratkaisuprosessi, johon liittyy alakohtaista deklaratiivista ja proseduurista tietoa (Anderson, 1990). Kielen ymmärtämisessä on kolme pääkomponenttia: havaitseminen, jäsentäminen ja hyödyntäminen. Havaitseminen tarkoittaa syötteen huomioimista ja tunnistamista; äänikuviot muunnetaan sanoiksi työmuistissa (WM). Jäsentäminen tarkoittaa äänikuvioiden jakamista mielessä merkityksellisiksi yksiköiksi. Hyödyntäminen viittaa jäsennellyn mentaalisen esityksen loppusijoitukseen: sen tallentamiseen pitkäkestoiseen muistiin, jos kyseessä on oppimistehtävä, vastauksen antamiseen, jos kyseessä on kysymys, kysymyksen esittämiseen, jos sitä ei ole ymmärretty, ja niin edelleen. Tämä osio kattaa jäsentämisen ja hyödyntämisen; havaitsemista käsiteltiin aiemmin tämän oppitunnin sarjassa.

Jäsentäminen

Kielitieteellinen tutkimus osoittaa, että ihmiset ymmärtävät kielensä kieliopilliset säännöt, vaikka he eivät yleensä pysty ilmaisemaan niitä sanallisesti (Clark & Clark, 1977). Chomskyn (1957) työstä alkaen tutkijat ovat tutkineet syvärakenteiden roolia, jotka sisältävät kielen rakenteen prototyyppisiä esityksiä. Englannin kielessä on syvärakenne kaavalle “nimi 1–verbi–nimi 2”, jonka avulla voimme tunnistaa nämä kaavat puheessa ja tulkita ne “nimi 1 teki verbin nimelle 2.” Syvärakenteet voidaan esittää pitkäkestoisessa muistissa tuotoksina. Chomsky postuloi, että kyky hankkia syvärakenteita on ihmiselle synnynnäinen, vaikka hankitut rakenteet riippuvatkin oman kulttuurin kielestä.

Jäsentäminen sisältää muutakin kuin vain kielen sovittamisen tuotoksiin. Kun ihmiset altistuvat kielelle, he rakentavat mentaalisen esityksen tilanteesta. He muistavat pitkäkestoisesta muistista propositionaalista tietoa kontekstista, johon he integroivat uutta tietoa. Keskeinen asia on, että kaikki viestintä on puutteellista. Puhujat eivät anna kaikkea aiheeseen liittyvää tietoa. Pikemminkin he jättävät pois tiedot, jotka kuuntelijat todennäköisimmin tietävät (Clark & Clark, 1977). Oletetaan esimerkiksi, että Sam tapaa Kiran ja Kira huomauttaa: “Et usko, mitä minulle tapahtui konsertissa!” Sam aktivoi todennäköisimmin pitkäkestoisessa muistissa propositionaalisen tiedon konserteista. Sitten Kira sanoo: “Kun olin etsimässä istumapaikkaani . . .” Ymmärtääkseen tämän lausunnon Samin on tiedettävä, että ostetaan lippu, jossa on määritetty istumapaikka. Kira ei kertonut Samille näitä asioita, koska hän oletti hänen tietävän ne.

Tehokas jäsentäminen edellyttää tietoa ja päättelyä (Resnick, 1985). Kun yksilöt altistuvat sanalliselle viestinnälle, he käyttävät pitkäkestoisesta muistista tietoa tilanteesta. Tämä tieto on pitkäkestoisessa muistissa propositionaalisina verkostoina, jotka on järjestetty hierarkkisesti skeemoiksi. Verkostojen avulla ihmiset voivat ymmärtää puutteellista viestintää. Harkitse seuraavaa lausetta: “Menin ruokakauppaan ja säästin viisi dollaria kuponkien avulla.” Tietoisuus siitä, että ihmiset ostavat tavaroita ruokakaupoista ja että he voivat lunastaa kuponkeja alentaakseen kustannuksia, auttaa kuuntelijoita ymmärtämään tämän lauseen. Puuttuvat tiedot täytetään muistissa olevalla tiedolla.

Ihmiset tulkitsevat usein viestintää väärin, koska he täyttävät puuttuvat tiedot väärällä kontekstilla. Kun neljästä ystävästä, jotka kokoontuivat illaksi, annettiin epämääräinen kohta, musiikin opiskelijat tulkitsivat sen musiikin soittamisen kuvaukseksi, kun taas liikuntakasvatuksen opiskelijat kuvasivat sen korttien pelaamisen illaksi (Anderson, Reynolds, Schallert, & Goetz, 1977). Ihmisten mielessä korostuvat tulkinnalliset skeemat käytetään ongelmallisten kohtien ymmärtämiseen. Kuten monien muidenkin kielellisten taitojen kohdalla, viestinnän tulkinnat muuttuvat kehityksen myötä luotettavammiksi, kun lapset ymmärtävät sekä viestin kirjaimellisen merkityksen että sen tarkoituksen (Beal & Belgrad, 1990).

Se, että puhuttu kieli on puutteellista, voidaan osoittaa hajottamalla viestintä propositioihin ja tunnistamalla, miten propositiot on linkitetty. Harkitse tätä esimerkkiä (Kintsch, 1979):

Swazi-heimo oli sodassa naapuriheimon kanssa kiistan vuoksi joistakin karjoista. Sotureiden joukossa oli kaksi naimatonta miestä nimeltä Kakra ja hänen nuorempi veljensä Gum. Kakra kuoli taistelussa.

Vaikka tämä kohta vaikuttaa suoraviivaiselta, analyysi paljastaa seuraavat 11 erillistä propositiota:

1. Swazi-heimo oli sodassa.
2. Sota oli naapuriheimon kanssa.
3. Sodalla oli syy.
4. Syy oli kiista joistakin karjoista.
5. Sotureita oli mukana.
6. Sotureita oli kaksi miestä.
7. Miehet olivat naimattomia.
8. Miehet olivat nimeltään Kakra ja Gum.
9. Gum oli Kakran nuorempi veli.
10. Kakra kuoli.
11. Kuolema tapahtui taistelun aikana.

Jopa tämä propositionaalinen analyysi on puutteellinen. Propositiot 1–4 liittyvät toisiinsa, samoin kuin propositiot 5–11, mutta 4:n ja 5:n välillä on aukko. Puuttuvan linkin täyttämiseksi voidaan joutua muuttamaan propositio 5 muotoon “Kiista koski sotureita.”

Kintsch ja van Dijk (1978) osoittivat, että viestinnän ominaisuudet vaikuttavat ymmärtämiseen. Ymmärtäminen vaikeutuu, kun enemmän linkkejä puuttuu ja kun propositiot ovat kauempana toisistaan (siinä mielessä, että aukkojen täyttäminen edellyttää päättelyä). Kun paljon materiaalia on pääteltävä, työmuisti ylikuormittuu ja ymmärtäminen kärsii.

Just ja Carpenter (1992) muotoilivat kielen ymmärtämisen kapasiteettiteorian, joka postuloi, että ymmärtäminen riippuu työmuistin kapasiteetista ja yksilöt eroavat tässä kapasiteetissa. Kielen elementit (esim. sanat, lauseet) aktivoituvat työmuistissa ja niitä käsitellään muilla prosesseilla. Jos järjestelmän käytettävissä oleva kokonaisaktivaatio on pienempi kuin ymmärtämistehtävän suorittamiseen tarvittava määrä, osa vanhempia elementtejä ylläpitävästä aktivaatiosta menetetään (Carpenter et al., 1995). Pitkän lauseen alussa ymmärretyt elementit voivat kadota loppuun mennessä. Tuotanto-järjestelmän säännöt oletettavasti säätelevät aktivaatiota ja elementtien linkittämistä työmuistissa.

Näemme tämän mallin soveltamisen monitulkintaisten lauseiden tai lauseiden jäsentämisessä (esim. “Sotilaat varoittivat vaaroista . . .”; MacDonald, Just, & Carpenter, 1992). Vaikka tällaisten konstruktioiden vaihtoehtoiset tulkinnat voidaan aluksi aktivoida, niiden ylläpitämisen kesto riippuu työmuistin kapasiteetista. Henkilöt, joilla on suuri työmuistin kapasiteetti, ylläpitävät tulkintoja melko pitkään, kun taas ne, joilla on pienempi kapasiteetti, ylläpitävät tyypillisesti vain todennäköisintä (vaikka ei välttämättä oikeaa) tulkintaa. Kun kontekstille altistutaan enemmän, ymmärtäjät voivat päättää, mikä tulkinta on oikea, ja tällainen tunnistaminen on luotettavampaa henkilöille, joilla on suuri työmuistin kapasiteetti ja joilla on edelleen vaihtoehtoiset tulkinnat työmuistissa (Carpenter et al., 1995; King & Just, 1991).

Esityksiä rakentaessaan ihmiset sisällyttävät tärkeää tietoa ja jättävät pois yksityiskohdat (Resnick, 1985). Nämä pääkohtaiset esitykset sisältävät propositioita, jotka ovat olennaisimpia ymmärtämisen kannalta. Kuuntelijoiden kyky ymmärtää tekstiä riippuu siitä, mitä he tietävät aiheesta (Chiesi et al., 1979; Spilich et al., 1979). Kun sopiva verkosto tai skeema on olemassa kuuntelijoiden muistoissa, he käyttävät tuotantoa, joka poimii keskeisimmän tiedon täyttääkseen skeeman paikat. Ymmärtäminen etenee hitaasti, kun verkosto on rakennettava, koska sitä ei ole pitkäkestoisessa muistissa.

Tarinat ovat esimerkki siitä, miten skeemoja käytetään. Tarinoilla on prototyyppinen skeema, joka sisältää tapahtumapaikan, aloittavat tapahtumat, hahmojen sisäiset reaktiot, tavoitteet, yritykset saavuttaa tavoitteet, tulokset ja reaktiot (Black, 1984; Rumelhart, 1975, 1977; Stein & Trabasso, 1982). Tarinaa kuunnellessaan ihmiset rakentavat mentaalisen mallin tilanteesta muistamalla tarinan skeeman ja sovittamalla siihen vähitellen tietoa (Bower & Morrow, 1990). Jotkut luokat (esim. aloittavat tapahtumat, tavoitteen yritykset, seuraukset) sisällytetään lähes aina, mutta toiset (hahmojen sisäiset reaktiot) voidaan jättää pois (Mandler, 1978; Stein & Glenn, 1979). Ymmärtäminen etenee nopeammin, kun skeemat aktivoidaan helposti. Ihmiset muistavat tarinoita paremmin, kun tapahtumat esitetään odotetussa järjestyksessä (eli kronologisesti) kuin epästandardissa järjestyksessä (eli takaumana). Kun skeema on vakiintunut, ihmiset integroivat nopeasti tietoa siihen. Tutkimukset osoittavat, että varhaiset kodin lukutaitokokemukset, jotka sisältävät altistumista kirjoille, liittyvät positiivisesti kuuntelun ymmärtämisen kehittymiseen (Sénéchal & LeFevre, 2002).

Hyödyntäminen

Hyödyntäminen viittaa siihen, mitä ihmiset tekevät saamallaan viestinnällä. Jos esimerkiksi viestijä esittää kysymyksen, kuuntelijat hakevat tietoa pitkäkestoisesta muistista vastatakseen siihen. Luokkahuoneessa opiskelijat yhdistävät viestinnän asiaan liittyvään tietoon pitkäkestoisessa muistissa.

Käyttääkseen lauseita oikein, kuten puhujat tarkoittavat, kuuntelijoiden on koodattava kolme tietokappaletta: puhetoimi, propositionaalinen sisältö ja temaattinen sisältö. Puhetoimi on puhujan tarkoitus lausua viestintä, tai mitä puhuja yrittää saada aikaan lausumalla (Austin, 1962; Searle, 1969). Puhujat voivat välittää tietoa kuuntelijoille, käskeä heitä tekemään jotain, pyytää heiltä tietoja, luvata heille jotain ja niin edelleen. Propositionaalinen sisältö on tietoa, jonka voidaan katsoa olevan totta tai väärää. Temaattinen sisältö viittaa kontekstiin, jossa lausuma esitetään. Puhujat tekevät oletuksia siitä, mitä kuuntelijat tietävät. Kuultuaan lausuman kuuntelijat päättelevät tietoa, jota ei ole nimenomaisesti mainittu, mutta joka liittyy siihen, miten sitä käytetään. Puhetoimi ja propositionaalinen ja temaattinen sisältö koodataan todennäköisimmin tuotoksilla.

Esimerkkinä tästä prosessista oletetaan, että Jim Marshall pitää historian oppitunnin ja kyselee opiskelijoilta tekstin materiaalista. Herra Marshall kysyy: “Mikä oli Churchillin asema toisen maailmansodan aikana?” Puhetoimi on pyyntö, ja sen osoittaa lauseen alkaminen WH-sanalla (esim. kuka, mikä, missä, milloin ja miksi). Propositionaalinen sisältö viittaa Churchillin asemaan toisen maailmansodan aikana; se voidaan esittää muistissa seuraavasti: Churchill–Pääministeri–Iso-Britannia–Toinen maailmansota. Temaattinen sisältö viittaa siihen, mitä opettaja jätti sanomatta; opettaja olettaa, että opiskelijat ovat kuulleet Churchillistä ja toisesta maailmansodasta. Temaattinen sisältö sisältää myös luokkahuoneen kysymys-vastausmuodon. Opiskelijat ymmärtävät, että herra Marshall esittää kysymyksiä, joihin heidän on vastattava.

Erityisen tärkeää koulun oppimisen kannalta on, miten opiskelijat koodaavat väitteitä. Kun opettajat esittävät väitteen, he välittävät opiskelijoille uskovansa, että esitetty propositio on totta. Jos herra Marshall sanoo: “Churchill oli Ison-Britannian pääministeri toisen maailmansodan aikana”, hän välittää uskovansa, että tämä väite on totta. Opiskelijat tallentavat väitteen asiaan liittyvän tiedon kanssa pitkäkestoiseen muistiin.

Puhujat helpottavat prosessia, jossa ihmiset yhdistävät uusia väitteitä tietoon pitkäkestoisessa muistissa käyttämällä annettua-uutta sopimusta (Clark & Haviland, 1977). Annetun tiedon pitäisi olla helposti tunnistettavissa ja uuden tiedon pitäisi olla kuuntelijalle tuntematonta. Voimme ajatella annettua-uutta sopimusta tuotoksena. Integroidessaan tietoa muistiin kuuntelijat tunnistavat annetun tiedon, käyttävät sitä pitkäkestoisessa muistissa ja yhdistävät uutta tietoa siihen (eli tallentavat sen sopivaan “paikkaan” verkostossa). Jotta annettu-uusi sopimus parantaisi hyödyntämistä, kuuntelijoiden on voitava helposti tunnistaa annettu tieto. Kun annettua tietoa ei ole helposti saatavilla, koska sitä ei ole kuuntelijoiden muistoissa tai sitä ei ole käytetty pitkään aikaan, annetun-uuden tuotoksen käyttäminen on vaikeaa.

Vaikka kielen ymmärtämistä usein unohdetaan koulussa lukemisen ja kirjoittamisen hyväksi, se on keskeinen osa lukutaitoa. Kouluttajat valittavat opiskelijoiden huonoja kuuntelu- ja puhetaitoja, ja nämä ovat johtajien arvostettuja ominaisuuksia. Coveyn (1989) Seitsemän menestyvän ihmisen tapaa -kirjan tapa 5 on “Pyri ensin ymmärtämään, sitten tulemaan ymmärretyksi”, joka korostaa ensin kuuntelemista ja sitten puhumista. Kuuntelu on läheisesti yhteydessä korkeaan menestykseen. Opiskelija, joka on hyvä kuuntelija, on harvoin huono lukija. Yliopisto-opiskelijoiden keskuudessa kuuntelun ymmärtämisen mittarit voivat olla erottamattomia lukemisen ymmärtämisen mittareista (Miller, 1988).

Unohdamme paljon parhaista aikeistamme huolimatta. Unohtaminen viittaa tiedon menettämiseen muistista tai kyvyttömyyteen päästä käsiksi tietoon. Tutkijat ovat eri mieltä siitä, katoaako tieto muistista vai onko se edelleen olemassa, mutta siihen ei päästä käsiksi, koska se on vääristynyt, hakuvihjeet ovat riittämättömiä tai muu tieto häiritsee sen palauttamista mieleen. Unohtamista on tutkittu kokeellisesti Ebbinghausin ajoista lähtien. Ennen tiedonkäsittelynäkökulmien esittämistä unohtamisesta, joihin liittyy häiriö ja rappeutuminen, käsitellään joitakin historiallisia töitä häiriöistä.

Häiriöteoria

Yksi sanallisen oppimisen perinteen panoksista oli unohtamisen häiriöteoria. Tämän teorian mukaan opittuja yhteyksiä ei koskaan unohdeta kokonaan. Unohtaminen johtuu kilpailevista yhteyksistä, jotka alentavat oikean yhteyden mieleen palauttamisen todennäköisyyttä; toisin sanoen muu materiaali liittyy alkuperäiseen ärsykkeeseen (Postman, 1961). Ongelma on tiedon hakemisessa muistista, ei itse muistissa (Crouse, 1971).

Kokeellisesti tunnistettiin kaksi häiriötyyppiä (Taulukko 'Häiriö ja unohtaminen'). Takautuva häiriö ilmenee, kun uudet sanalliset yhteydet vaikeuttavat aikaisempien yhteyksien muistamista. Ennakoiva häiriö viittaa vanhempiin yhteyksiin, jotka vaikeuttavat uudempaa oppimista.

Takautuvan häiriön osoittamiseksi kokeilija voi pyytää kahta ryhmää yksilöitä oppimaan sanalistan A. Ryhmä 1 oppii sitten sanalistan B, kun taas ryhmä 2 osallistuu kilpailevaan toimintaan estääkseen listan A harjoittelun. Molemmat ryhmät yrittävät sitten muistaa listan A. Takautuvaa häiriötä ilmenee, jos ryhmän 2 mieleen palauttaminen on parempaa kuin ryhmän 1.

Ennakoivan häiriön osalta ryhmä 1 oppii listan A, kun taas ryhmä 2 ei tee mitään. Molemmat ryhmät oppivat sitten listan B ja yrittävät muistaa listan B. Ennakoivaa häiriötä ilmenee, jos ryhmän 2 mieleen palauttaminen ylittää ryhmän 1.

Takautuvaa ja ennakoivaa häiriötä esiintyy usein koulussa. Takautuvaa häiriötä havaitaan opiskelijoilla, jotka oppivat sanoja, joilla on säännöllinen oikeinkirjoitus, ja oppivat sitten sanoja, jotka ovat poikkeuksia oikeinkirjoitussääntöihin. Jos heitä testataan jonkin ajan kuluttua alkuperäisillä sanoilla, he saattavat muuttaa oikeinkirjoituksen poikkeusten mukaiseksi. Ennakoivaa häiriötä ilmenee opiskelijoilla, joille opetetaan ensin murtolukujen kertolaskua ja sitten jakolaskua. Kun heitä testataan myöhemmin jakolaskussa, he voivat yksinkertaisesti kertoa kääntämättä ensin toista murtolukua. Kehitystutkimus osoittaa, että ennakoiva häiriö vähenee 4 ja 13 vuoden iän välillä (Kail, 2002). Sovellus 'Häiriö opettamisessa ja oppimisessa' tarjoaa ehdotuksia häiriöiden käsittelemiseksi.

Häiriöteoria edusti tärkeää askelta muistiprosessien määrittelyssä. Varhaiset oppimisteoriat olettivat, että opitut yhteydet jättävät muistiin “jäljen”, joka heikkenee ja rappeutuu käyttämättömyyden myötä. Skinner (1953) ei olettanut sisäistä muistijälkeä, vaan ehdotti, että unohtaminen johtuu mahdollisuuden puutteesta vastata, koska ärsyke on ollut poissa jonkin aikaa. Jokaisella näistä näkemyksistä on puutteita. Vaikka jonkin verran rappeutumista saattaa tapahtua (käsitellään myöhemmin), muistijälkikäsitys on epämääräinen ja vaikea todentaa kokeellisesti. Käyttämättömyyskanta pätee toisinaan, mutta poikkeuksiakin on; esimerkiksi kyky muistaa tietoa monien vuosien käyttämättömyyden jälkeen (esim. joidenkin ala-asteen opettajien nimet) ei ole epätavallista. Häiriöteoria ylittää nämä ongelmat olettamalla, kuinka muistissa oleva tieto sekoittuu muuhun tietoon. Se myös määrittää tutkimusmallin näiden prosessien tutkimiseksi.

Postman ja Stark (1969) ehdottivat, että tukahduttaminen eikä häiriö aiheuttaa unohtamista. Oppimiskokeisiin osallistujat pitävät aktiivisessa muistissa materiaalia, jonka he uskovat tarvitsevansa myöhemmin mieleen palauttamiseksi. Ne, jotka oppivat listan A ja saavat sitten listan B, tukahduttavat todennäköisesti vastauksensa listan A sanoihin. Tällaiset tukahduttamiset kestäisivät, kun he oppivat listan B ja jonkin aikaa sen jälkeen. Tätä tukee se, että tyypillinen takautuva häiriöparadigma tuottaa vain vähän unohtamista, kun oppijoille annetaan tunnistustesti alkuperäisestä sanalistasta A sen sijaan, että heitä pyydetään muistamaan sanat.

Tulving (1974) oletti, että unohtaminen edustaa tiedon saavuttamattomuutta epäasianmukaisten hakuvihjeiden vuoksi. Muistissa oleva tieto ei rappeudu, sekoitu tai katoa. Sen sijaan muistijälki on ehjä, mutta siihen ei päästä käsiksi. Tiedon muistaminen riippuu siitä, että jälki on ehjä ja että käytettävissä on riittävästi hakuvihjeitä. Ehkä et muista kotipuhelinnumeroasi monien vuosien takaa. Et ehkä ole unohtanut sitä; muisti on hautautunut, koska nykyinen ympäristösi on erilainen kuin vuosien takainen ja vanhaan kotipuhelinnumeroosi liittyvät vihjeet—talosi, kadusi, naapurustosi—ovat poissa. Tämä vihjeestä riippuvaisen unohtamisen periaate on myös yhteensopiva sen yleisen havainnon kanssa, että ihmiset suoriutuvat paremmin tunnistus- kuin mieleenpalauttamistesteissä. Vihjeestä riippuvaisen näkemyksen mukaan heidän pitäisi suoriutua paremmin tunnistustesteissä, koska tarjolla on enemmän hakuvihjeitä; mieleenpalauttamistesteissä heidän on tarjottava omat vihjeensä.

Myöhemmät häiriöitä koskevat tutkimukset viittaavat siihen, että häiriöitä esiintyy (esim. ihmiset sekoittavat elementtejä), kun samaa kognitiivista skeemaa tai suunnitelmaa käytetään useita kertoja (Thorndyke & Hayes-Roth, 1979; Underwood, 1983). Häiriöteoria tarjoaa edelleen elinkelpoisen kehyksen unohtamisen tutkimiseen (Brown, Neath, & Chater, 2007; Oberauer & Lewandowsky, 2008).

Tiedonkäsittely

Tiedonkäsittelyn näkökulmasta häiriö viittaa aktivaation leviämisen estymiseen muistiverkostoissa (Anderson, 1990). Useista syistä, kun ihmiset yrittävät päästä käsiksi tietoon muistissa, aktivaatioprosessi estyy. Vaikka aktivaation estävää mekanismia ei täysin ymmärretä, teoria ja tutkimus viittaavat useisiin häiriöiden syihin.

Yksi tekijä, joka voi vaikuttaa siihen, aktivoituvatko rakenteet, on alkuperäisen koodauksen vahvuus. Tieto, joka on alun perin koodattu vahvasti usein toistuvan harjoittelun tai laajan kehittelyn avulla, on todennäköisemmin käytettävissä kuin tieto, joka on alun perin koodattu heikosti.

Toinen tekijä on vaihtoehtoisten verkkopolkujen lukumäärä, joita pitkin aktivaatio voi levitä (Anderson, 1990). Tieto, johon pääsee käsiksi monien reittien kautta, muistetaan todennäköisemmin kuin tieto, johon pääsee käsiksi vain harvempien polkujen kautta. Esimerkiksi, jos haluan muistaa tätini Friedan undulaatin nimen (Mr. T), minun pitäisi yhdistää se moniin vihjeisiin, kuten ystäväni Mr. Thomas, se tosiasia, että kun Mr. T levittää siipensä, se muodostaa kirjaimen T, ja ajatus siitä, että hänen jatkuva viserryksensä koettelee sietokykyäni. Sitten, kun yritän muistaa undulaatin nimen, voin päästä siihen käsiksi tätini Friedan ja undulaattien muistiverkostojeni kautta. Jos nämä epäonnistuvat, minulla on edelleen käytettävissä ystävieni, kirjaimen T ja sietokykyäni koettelevien asioiden verkot. Sen sijaan, jos yhdistän vain nimen “Mr. T” lintuun, käytettävissä olevien vaihtoehtoisten polkujen lukumäärä on pienempi ja häiriöiden todennäköisyys on suurempi.

Kolmas tekijä on tiedon vääristymisen tai yhdistymisen määrä. Koko tämän oppitunnin ajan olemme keskustelleet tiedon järjestämisen, kehittelyn ja merkitykselliseksi tekemisen eduista suhteuttamalla sen siihen, mitä tiedämme. Aina kun harjoitamme näitä käytäntöjä, muutamme tiedon luonnetta ja joissakin tapauksissa yhdistämme sen muuhun tietoon tai sisällytämme sen yleisempiin luokkiin. Tällainen yhdistäminen ja sisällyttäminen helpottavat mielekästä vastaanotto-oppimista (Ausubel, 1963, 1968; käsitellään myöhemmin tässä oppitunnissa). Joskus tällainen vääristyminen ja yhdistäminen voivat kuitenkin aiheuttaa häiriöitä ja vaikeuttaa mieleen palauttamista kuin jos tieto muistetaan sellaisenaan.

Häiriö on tärkeä unohtamisen syy, mutta on epätodennäköistä, että se on ainoa (Anderson, 1990). Näyttää siltä, että osa tiedosta pitkäkestoisessa muistissa rappeutuu järjestelmällisesti ajan myötä ja riippumatta häiriöistä. Wickelgren (1979) jäljitti tiedon järjestelmällistä rappeutumista aikaväleillä, jotka vaihtelivat 1 minuutista 2 viikkoon. Tiedot rappeutuvat aluksi nopeasti ja rappeutuminen vähitellen hidastuu. Tutkijat löytävät vain vähän unohtamista 2 viikon jälkeen.

Kantaa, jonka mukaan unohtaminen johtuu rappeutumisesta, on vaikea vahvistaa tai kumota. Epäonnistuminen mieleen palauttamisessa edes laajan vihjeiden antamisen jälkeen ei yksiselitteisesti tue rappeutumiskantaa, koska on edelleen mahdollista, että asianmukaisia muistiverkostoja ei aktivoitu. Samoin se, että rappeutumiskanta ei esitä mitään psykologisia prosesseja, jotka ovat vastuussa unohtamisesta (pikemminkin vain ajan kuluminen), ei kumoa kantaa. Muistijäljet sisältävät sekä havainnollisia piirteitä että reaktioita kokemuksiin (Estes, 1997). Rappeutuminen tai muutokset toisessa tai molemmissa aiheuttavat unohtamista ja muistin vääristymiä. Lisäksi rappeutumisprosessi voi olla neurologinen (Anderson, 1990). Synapsit voivat heikentyä käytön puutteen vuoksi samalla tavalla kuin lihakset heikentyvät käyttämättömyyden vuoksi.

Rappeutumista mainitaan yleisesti unohtamisen syynä (Nairne, 2002). Olet ehkä opiskellut ranskaa lukiossa, mutta et nyt, useita vuosia myöhemmin, pysty muistamaan monia sanavaroja. Voit selittää sen, että “en ole käyttänyt sitä niin pitkään, että olen unohtanut sen.” Lisäksi unohtaminen ei ole aina huono asia. Jos muistaisimme kaiken, mitä olemme koskaan oppineet, muistimme olisivat niin täynnä, että uusi oppiminen olisi hyvin vaikeaa. Unohtaminen on helpottavaa, kun se vapauttaa meidät tiedoista, joita emme ole käyttäneet ja jotka eivät siten välttämättä ole tärkeitä, analogisesti sen kanssa, että hylkäät asioita, joita et enää tarvitse. Unohtaminen saa ihmiset toimimaan, ajattelemaan, arvioimaan ja tuntemaan eri tavalla kuin he tekisivät ilman unohtamista (Riccio, Rabinowitz, & Axelrod, 1994). Unohtamisella on syvällisiä vaikutuksia opettamiseen ja oppimiseen (Sovellus 'Akateemisen oppimisen unohtamisen minimointi').