Ilgalaikė atmintis: saugojimo svarba (Informacijos apdorojimo teorija)

Šiame skyriuje aptariamas informacijos saugojimas ilgalaikėje atmintyje (ILATM). Nors mūsų žinios apie ILATM yra ribotos, nes neturime prieigos prie smegenų, tyrimai sukūrė pakankamai nuoseklų saugojimo proceso vaizdą.

ILATM apibūdinimas šioje pamokoje apima struktūrą, kurioje žinios atvaizduojamos kaip vietos arba mazgai tinkluose, o tinklai yra tarpusavyje susiję (asocijuoti). Atkreipkite dėmesį į šių kognityvinių tinklų panašumą su nervų tinklais, aptartais kurso pradžioje. Aptardami tinklus, daugiausia dėmesio skiriame deklaratyvioms žinioms ir procedūrinėms žinioms. Sąlyginės žinios aptariamos kurso 7 skyriuje, kartu su metakognityvinėmis veiklomis, kurios stebi ir nukreipia kognityvinį apdorojimą. Daroma prielaida, kad didžioji dalis žinių ILATM saugoma verbaliniais kodais, tačiau pamokos pabaigoje taip pat aptariamas vaizdinių vaidmuo.

Teiginių prigimtis

Teiginys yra mažiausias informacijos vienetas, kuris gali būti laikomas teisingu arba klaidingu. Teiginiai yra pagrindiniai žinių ir reikšmės vienetai ilgalaikėje atmintyje (LTM) (Anderson, 1990; Kosslyn, 1984; Norman & Rumelhart, 1975). Kiekvienas iš šių teiginių yra:

• Nepriklausomybės deklaracija buvo pasirašyta 1776 m.
• .
• Teta Fryda nekenčia ropių.
• Man gerai sekasi matematika.
• Pagrindiniai veikėjai pristatomi istorijos pradžioje.

Šie pavyzdiniai teiginiai gali būti vertinami kaip teisingi arba klaidingi. Tačiau atkreipkite dėmesį, kad žmonių nuomonės gali skirtis. Karlosas gali manyti, kad jam blogai sekasi matematika, bet jo mokytojas gali manyti, kad jam labai gerai sekasi.

Tikslus teiginių pobūdis nėra gerai suprantamas. Nors juos galima laikyti sakiniais, labiau tikėtina, kad tai yra sakinių reikšmės (Anderson, 1990). Tyrimai patvirtina, kad informaciją atmintyje saugome kaip teiginius, o ne kaip pilnus sakinius. Kintsch (1974) davė dalyviams skaityti vienodo ilgio sakinius, kurie skyrėsi teiginių skaičiumi. Kuo daugiau teiginių buvo sakinyje, tuo ilgiau dalyviams reikėjo jį suprasti. Tai rodo, kad nors studentai gali sugeneruoti sakinį “Nepriklausomybės deklaracija buvo pasirašyta 1776 m.”, greičiausiai atmintyje jie saugo teiginį, kuriame yra tik esminė informacija (Nepriklausomybės deklaracija: pasirašyta—1776). Išskyrus tam tikras išimtis (pvz., eilėraščio įsiminimą), atrodo, kad žmonės dažniausiai saugo reikšmes, o ne tikslius formuluotes.

Teiginiai sudaro tinklus, kurie sudaryti iš atskirų mazgų arba vietų. Mazgai gali būti laikomi atskirais žodžiais, nors jų tikslus pobūdis nežinomas, bet tikriausiai abstraktus. Pavyzdžiui, istorijos pamokas lankantys studentai greičiausiai turi “istorijos pamokos” tinklą, kurį sudaro tokie mazgai kaip “knyga”, “mokytojas”, “vieta”, “studento, sėdinčio kairėje, vardas” ir pan.

Teiginių tinklai

Teiginiai sudaromi pagal taisyklių rinkinį. Tyrėjai nesutaria, kurios taisyklės sudaro rinkinį, bet jie paprastai mano, kad taisyklės sujungia mazgus į teiginius ir, savo ruožtu, teiginius į aukštesnio lygio struktūras arba tinklus, kurie yra tarpusavyje susijusių teiginių rinkiniai.

Andersono ACT teorija (Anderson, 1990, 1993, 1996, 2000; Anderson et al., 2004; Anderson, Reder, & Lebiere, 1996) siūlo ACT-R (Adaptive Control of Thought-Rational) tinklo modelį LTM su teiginių struktūra. ACT-R yra kognityvinės architektūros modelis, kuriuo bandoma paaiškinti, kaip visi proto komponentai veikia kartu, kad sukurtų nuoseklų pažinimą (Anderson et al., 2004). Teiginys sudaromas sujungiant du mazgus su subjekto–predikato jungtimi arba asociacija; vienas mazgas sudaro subjektą, o kitas mazgas – predikatą. Pavyzdžiai yra (numanoma informacija skliausteliuose): “Fredas (yra) turtingas” ir “Apsipirkimas (užima) laiko.” Antras asociacijos tipas yra ryšio–argumento jungtis, kur ryšys yra veiksmažodis (reikšme), o argumentas yra ryšio gavėjas arba tai, ką ryšys veikia. Pavyzdžiai yra “valgyti pyragą” ir “spręsti galvosūkius.” Ryšio argumentai gali būti subjektai arba predikatai, kad sudarytų sudėtingus teiginius. Pavyzdžiai yra “Fredas valgo pyragą” ir “spręsti galvosūkius (užima) laiko.”

Teiginiai yra susiję, kai jie turi bendrą elementą. Bendri elementai leidžia žmonėms spręsti problemas, susidoroti su aplinkos reikalavimais, daryti analogijas ir pan. Be bendrų elementų perkėlimas nevyktų; visos žinios būtų saugomos atskirai, o informacijos apdorojimas būtų lėtas. Žmogus nesuprastų, kad vienai sričiai aktualios žinios yra aktualios ir kitoms sritims.

Paveikslas “Pavyzdinis teiginių tinklas” rodo teiginių tinklo pavyzdį. Bendras elementas yra “katinas”, nes jis yra teiginių “Katinas ėjo per priekinę veją” ir “Katinas pagavo pelę” dalis. Galima įsivaizduoti, kad pirmasis teiginys yra susijęs su kitais teiginiais, susijusiais su žmogaus namu, o pastarasis yra susijęs su teiginiais apie peles.

Įrodymai rodo, kad teiginiai yra organizuojami hierarchinėse struktūrose. Collins ir Quillian (1969) parodė, kad žmonės saugo informaciją aukščiausiame bendrumo lygyje. Pavyzdžiui, LTM tinkle, skirtame “gyvūnui”, aukščiausiame lygyje būtų saugomi tokie faktai kaip “juda” ir “valgo.” Pagal šią kategoriją būtų tokios rūšys kaip “paukščiai” ir “žuvys.” Po “paukščiais” saugoma “turi sparnus”, “gali skraidyti” ir “turi plunksnas” (nors yra išimčių – vištos yra paukščiai, bet jos neskraido). Faktas, kad paukščiai valgo ir juda, nėra saugomas “paukščio” lygyje, nes ta informacija yra saugoma aukštesniame gyvūno lygyje. Collins ir Quillian nustatė, kad paieškos laikas pailgėjo, kuo toliau viena nuo kitos atmintyje buvo saugomos sąvokos.

Hierarchinės organizacijos idėja buvo modifikuota tyrimais, parodančiais, kad informacija ne visada yra hierarchinė. Taigi, “coli” yra arčiau “žinduolio” nei “gyvūno” gyvūnų hierarchijoje, tačiau žmonės greičiau sutinka, kad colis yra gyvūnas, nei sutinka, kad tai yra žinduolis (Rips, Shoben, & Smith, 1973).

Be to, pažįstama informacija gali būti saugoma tiek su savo sąvoka, tiek aukščiausiame bendrumo lygyje (Anderson, 1990). Jei turite lesyklėlę ir dažnai stebite, kaip paukščiai valgo, galite turėti “valgyti” saugomą tiek su “paukščiais”, tiek su “gyvūnais.” Ši išvada neatitraukia dėmesio nuo pagrindinės minties, kad teiginiai yra organizuojami ir tarpusavyje susiję. Nors kai kurios žinios gali būti organizuotos hierarchiškai, daug informacijos tikriausiai yra organizuota mažiau sistemingai teiginių tinkluose.

Deklaratyvinės žinios

Deklaratyvinės žinios (žinojimas, kad kažkas yra) apima faktus, įsitikinimus, nuomones, apibendrinimus, teorijas, hipotezes ir požiūrius apie save, kitus ir pasaulio įvykius (Gupta & Cohen, 2002; Paris ir kt., 1983). Jis įgyjamas, kai naujas teiginys yra saugomas ilgalaikėje atmintyje (LTM), paprastai susijusiame teiginių tinkle (Anderson, 1990). ACT teorija teigia, kad deklaratyvinės žinios yra pateikiamos gabalais, apimančiais pagrindinę informaciją ir susijusias kategorijas (Anderson, 1996; Anderson, Reder, & Lebiere, 1996).

Saugojimo procesas vyksta taip. Pirmiausia besimokantysis gauna naują informaciją, pavyzdžiui, kai mokytojas padaro pareiškimą arba besimokantysis perskaito sakinį. Toliau nauja informacija yra išverčiama į vieną ar daugiau teiginių besimokančiojo darbinėje atmintyje (WM). Tuo pačiu metu susiję teiginiai ilgalaikėje atmintyje yra užuominos. Nauji teiginiai yra susiejami su susijusiais teiginiais darbinėje atmintyje per plintančio aktyvavimo procesą (aptariama tolesniame skyriuje). Šiuo metu besimokantieji gali sugeneruoti papildomų teiginių. Galiausiai visi nauji teiginiai – gauti ir sugeneruoti besimokančiojo – yra saugomi kartu ilgalaikėje atmintyje (Hayes-Roth & Thorndyke, 1979).

Paveikslas „Deklaratyvinių žinių saugojimas“ iliustruoja šį procesą. Tarkime, kad mokytojas pateikia skyrių apie JAV Konstituciją ir sako klasei: „Jungtinių Amerikos Valstijų viceprezidentas eina Senato pirmininko pareigas, bet nebalsuoja, nebent būtų lygiosios“. Šis teiginys gali sužadinti kitas teiginių žinias, saugomas studentų prisiminimuose, susijusius su viceprezidentu (pvz., išrinktas su prezidentu, tampa prezidentu, kai prezidentas miršta arba atsistatydina, gali būti apkaltintas už išdavystės nusikaltimus) ir Senatu (pvz., 100 narių, du išrinkti iš kiekvienos valstijos, 6 metų kadencija). Sudėję šiuos teiginius, studentai turėtų padaryti išvadą, kad viceprezidentas balsuotų, jei 50 senatorių balsuotų už įstatymo projektą, o 50 – prieš.

Saugojimo problemų gali kilti, kai studentai neturi jokių iš anksto egzistuojančių teiginių, su kuriais galėtų susieti naują informaciją. Studentai, kurie nėra girdėję apie JAV Konstituciją ir nežino, kas yra konstitucija, nieko nesupras, kai pirmą kartą išgirs šį žodį. Konceptualiai beprasmė informacija gali būti saugoma ilgalaikėje atmintyje, bet studentai geriau mokosi, kai nauja informacija yra susijusi su tuo, ką jie žino. Parodžius studentams JAV Konstitucijos faksimilę arba susiejus ją su tuo, ką jie studijavo (pvz., Nepriklausomybės deklaracija), suteikiama jiems atskaitos tašką, su kuriuo galima susieti naują informaciją.

Net ir tada, kai studentai studijavo susijusią medžiagą, jie gali automatiškai jos nesusieti su nauja informacija. Dažnai ryšius reikia padaryti aiškius. Aptariant viceprezidento funkciją Senate, mokytojai galėtų priminti studentams apie JAV Senato sudėtį ir kitus viceprezidento vaidmenis. Teiginiai, turintys bendrą elementą, yra susiejami ilgalaikėje atmintyje tik tuo atveju, jei jie vienu metu yra aktyvūs darbinėje atmintyje. Šis punktas padeda paaiškinti, kodėl studentai gali nesuprasti, kaip nauja medžiaga yra susijusi su sena medžiaga, net jei ryšys yra aiškus mokytojui. Mokymas, kuris geriausiai nustato teiginių tinklus besimokančiųjų protuose, apima apžvalgą, medžiagos organizavimą ir priminimus apie dalykus, kuriuos jie žino, bet dabar negalvoja.

Kaip ir daugeliui atminties procesų, prasmingumas, organizavimas ir detalizavimas palengvina informacijos saugojimą atmintyje. Prasmingumas yra svarbus, nes prasminga informacija gali būti lengvai susieta su iš anksto egzistuojančia informacija atmintyje. Todėl reikia mažiau kartojimo, o tai taupo vietą ir informacijos laiką darbinėje atmintyje. Studentai, apie kuriuos kalbama pradiniame scenarijuje, turi problemų, kad algebra taptų prasminga, o mokytojai išreiškia savo nusivylimą, kad nemoko turinio prasmingai.

Bransfordo ir Johnsono (1972) atliktas tyrimas pateikia dramatišką prasmingumo vaidmens saugojimo ir supratimo procesuose iliustraciją. Apsvarstykite šią ištrauką:

Procedūra iš tikrųjų yra gana paprasta. Pirmiausia suskirstote daiktus į skirtingas grupes. Žinoma, viena krūva gali būti pakankama, priklausomai nuo to, kiek reikia atlikti. Jei turite vykti kažkur kitur dėl įrangos trūkumo, tai yra kitas žingsnis, kitaip esate gana gerai pasiruošę. Svarbu nepersistengti. Tai yra, geriau daryti per mažai dalykų vienu metu nei per daug. Trumpuoju laikotarpiu tai gali atrodyti nesvarbu, bet komplikacijos gali lengvai atsirasti. Klaida taip pat gali būti brangi. Iš pradžių visa procedūra atrodys sudėtinga. Tačiau netrukus ji taps tik dar vienu gyvenimo aspektu. Sunku numatyti šios užduoties būtinumo pabaigą artimiausioje ateityje, bet niekada negali žinoti. Kai procedūra bus baigta, vėl suskirstote medžiagas į skirtingas grupes. Tada jie gali būti sudėti į atitinkamas vietas. Galiausiai jie bus panaudoti dar kartą ir visas ciklas turės būti pakartotas. Tačiau tai yra gyvenimo dalis. (p. 722)

Be išankstinių žinių šią ištrauką sunku suprasti ir saugoti atmintyje, nes sunku ją susieti su esamomis žiniomis atmintyje. Tačiau žinojimas, kad tai yra apie „drabužių skalbimą“, palengvina prisiminimą ir supratimą. Bransfordas ir Johnsonas nustatė, kad studentai, kurie žinojo temą, prisiminė maždaug dvigubai daugiau nei tie, kurie apie ją nežinojo. Prasmingumo svarba mokantis buvo įrodyta daugelyje kitų tyrimų (Anderson, 1990; Chiesi, Spilich, & Voss, 1979; Spilich, Vesonder, Chiesi, & Voss, 1979).

Organizavimas palengvina saugojimą, nes gerai organizuotą medžiagą lengviau susieti su iš anksto egzistuojančiais atminties tinklais nei blogai organizuotą medžiagą (Anderson, 1990). Iš dalies, kad medžiagą galima suskirstyti į hierarchinį išdėstymą, ji suteikia paruoštą struktūrą, kurią galima priimti į ilgalaikę atmintį. Neturint esamo ilgalaikės atminties tinklo, naują ilgalaikės atminties tinklą lengviau sukurti su gerai organizuota informacija nei su blogai organizuota informacija.

Detalizavimas arba informacijos papildymas prie mokomosios medžiagos pagerina saugojimą, nes detalizuodami informaciją besimokantieji gali ją susieti su tuo, ką jie žino. Per plintantį aktyvavimą detalizuota medžiaga gali būti greitai susieta su informacija atmintyje. Pavyzdžiui, mokytojas gali aptarti Etnos ugnikalnį. Studentai, kurie gali detalizuoti tas žinias, susiedami jas su savo asmeninėmis žiniomis apie ugnikalnius (pvz., Šv. Helenos kalnas), galės susieti naują ir seną informaciją atmintyje ir geriau išlaikyti naują medžiagą.

Plintantis aktyvavimas

Plintantis aktyvavimas padeda paaiškinti, kaip nauja informacija yra susieta su žiniomis ilgalaikėje atmintyje (Anderson, 1983, 1984, 1990, 2000; Collins & Loftus, 1975). Pagrindiniai pagrindiniai principai yra tokie (Anderson, 1984):

• Žmogaus žinios gali būti pateikiamos kaip mazgų tinklas, kur mazgai atitinka sąvokas, o jungtys – ryšius tarp šių sąvokų.
• Šio tinklo mazgai gali būti įvairiose būsenose, kurios atitinka jų aktyvacijos lygius. Aktyvesni mazgai yra apdorojami „geriau“.
• Aktyvavimas gali plisti šiais tinklo keliais per mechanizmą, kuriuo mazgai gali priversti savo kaimyninius mazgus tapti aktyviais. (p. 61)

Andersonas (1990) pateikia pavyzdį, kai asmeniui pateikiamas žodis šuo. Šis žodis asociatyviai susijęs su tokiomis kitomis sąvokomis asmens ilgalaikėje atmintyje kaip kaulas, katė ir mėsa. Savo ruožtu kiekviena iš šių sąvokų yra susieta su kitomis sąvokomis. Šuns aktyvavimas ilgalaikėje atmintyje išplis už šuns ribų į susijusias sąvokas, o plitimas mažės su sąvokomis, esančiomis toliau nuo šuns.

Eksperimentinį plintančio aktyvavimo egzistavimo patvirtinimą gavo Meyeris ir Schvaneveldtas (1971). Šie tyrėjai naudojo reakcijos laiko užduotį, kuri pateikė dalyviams dvi raidžių eilutes ir paprašė jų nuspręsti, ar abu yra žodžiai. Žodžiai, asociatyviai susiję (duona, sviestas), buvo atpažįstami greičiau nei žodžiai, nesusiję (slaugytoja, sviestas).

Plintantis aktyvavimas suaktyvina didesnę ilgalaikės atminties dalį nei žinios, tiesiogiai susijusios su darbine atmintimi. Suaktyvinta informacija lieka ilgalaikėje atmintyje, nebent ji būtų sąmoningai pasiekta, bet ši informacija yra lengviau pasiekiama darbinei atmintiai. Plintantis aktyvavimas taip pat palengvina žinių perkėlimą į skirtingas sritis. Perdavimas priklauso nuo to, ar teiginių tinklai ilgalaikėje atmintyje yra suaktyvinami tos pačios užuominos, todėl studentai supranta, kad žinios yra taikomos tose srityse.

Schemos

Teiginių tinklai atspindi mažus žinių fragmentus. Schemos (arba schemata) yra dideli tinklai, kurie atspindi objektų, asmenų ir įvykių struktūrą (Anderson, 1990). Struktūra yra pateikiama su serija „lizdų“, kurių kiekvienas atitinka atributą. Namų schemoje arba lizde kai kurie atributai (ir jų vertės) gali būti tokie: medžiaga (medis, plyta), turinys (kambariai) ir funkcija (žmonių būstas). Schemos yra hierarchinės; jos yra sujungtos su aukštesnėmis idėjomis (pastatas) ir žemesnėmis (stogas).

Breweris ir Treyensas (1981) rado tyrimų paramą pagrindinei schemų prigimčiai. Asmenų buvo paprašyta trumpam palaukti biure, po to jie buvo įvedami į kambarį, kur jie užrašė viską, ką galėjo prisiminti apie biurą. Prisiminimai atspindėjo stiprią biuro schemos įtaką. Jie teisingai prisiminė, kad biure yra stalas ir kėdė (tipiški atributai), bet ne tai, kad biure yra kaukolė (netipinis atributas). Knygos yra tipinis biurų atributas; nors biure nebuvo knygų, daugelis asmenų klaidingai prisiminė knygas.

Schemos yra svarbios mokymo metu ir perdavimui (Matlin, 2009). Kai studentai išmoksta schemą, mokytojai gali suaktyvinti šias žinias, kai jie moko bet kokį turinį, kuriam schema yra taikoma. Tarkime, kad instruktorius moko bendrąją schemą geografiniams dariniams apibūdinti (pvz., kalnas, ugnikalnis, ledynas, upė). Schemoje gali būti tokie atributai: aukštis, medžiaga ir aktyvumas. Kai studentai išmoksta schemą, jie gali ją naudoti kategorizuodami naujus darinius, kuriuos jie studijuoja. Tai darydami jie sukurtų naujas schemas įvairiems dariniams.

Procedūrinės žinios

Procedūrinės žinios arba žinojimas, kaip atlikti pažintinę veiklą (Anderson, 1990; Gupta & Cohen, 2002; Hunt, 1989; Paris ir kt., 1983), yra svarbios dideliam mokyklos mokymuisi. Mes naudojame procedūrines žinias spręsdami matematines problemas, apibendrindami informaciją, peržvelgdami ištraukas ir atlikdami laboratorinius metodus.

Procedūrinės žinios gali būti saugomos kaip verbaliniai kodai ir vaizdai, panašiai kaip saugomos deklaratyvinės žinios. ACT teorija teigia, kad procedūrinės žinios yra saugomos kaip gamybos sistema (Anderson, 1996; Anderson, Reder, & Lebiere, 1996). Gamybos sistema (arba gamyba) yra sąlygų ir veiksmų sekų (taisyklių) tinklas, kuriame sąlyga yra aplinkybių, suaktyvinančių sistemą, rinkinys, o veiksmas yra įvykstančių veiksmų rinkinys (Anderson, 1990; Andre, 1986; žr. kitą skyrių). Gamybos sistemos konceptualiai atrodo panašios į neuroninius tinklus.

Gamybos sistemos ir konekcionistiniai modeliai pateikia paradigmas kognityvinių mokymosi procesų veikimui tirti (Anderson, 1996, 2000; Smith, 1996). Konekcionistiniai modeliai atspindi palyginti naują požiūrį į kognityvinį mokymąsi. Iki šiol yra nedaug tyrimų apie konekcionistinius modelius, kurie būtų reikšmingi švietimui. Papildomi šaltiniai teikia daugiau informacijos apie konekcionistinius modelius (Bourne, 1992; Farnham-Diggory, 1992; Matlin, 2009; Siegler, 1989).

Gamybos sistemos

ACT – aktyvacijos teorija – nurodo, kad gamybos sistema (arba gamyba) yra sąlygų–veiksmų sekų (taisyklių) tinklas, kuriame sąlyga yra aplinkybių rinkinys, kuris aktyvuoja sistemą, o veiksmas yra veiksmų, kurie įvyksta, rinkinys (Anderson, 1990, 1996, 2000; Anderson, Reder, & Lebiere, 1996; Andre, 1986). Gamybą sudaro jei–tada teiginiai: Jei teiginiai (sąlyga) apima tikslo ir testo teiginius, o tada teiginiai yra veiksmai. Pavyzdžiui:

• JEI matau du skaičius ir juos reikia sudėti,
• TADA nuspręskite, kuris yra didesnis, ir pradėkite nuo to skaičiaus ir skaičiuokite iki kito. (Farnham-Diggory, 1992, p. 113)

Nors gamybos yra procedūrinių žinių formos, prie kurių gali būti pridedamos sąlygos (sąlyginės žinios), jos taip pat apima deklaratyvines žinias.

Mokymosi procedūros, skirtos įgūdžiams atlikti, dažnai vyksta lėtai (J. Anderson, 1982). Pirmiausia besimokantieji atspindi veiksmų seką deklaratyvinių žinių požiūriu. Kiekvienas sekos žingsnis yra atspindėtas kaip teiginys. Besimokantieji palaipsniui atsisako atskirų užuominų ir integruoja atskirus žingsnius į nuoseklią veiksmų seką. Pavyzdžiui, vaikai, besimokantys sudėti skaičių stulpelį, iš pradžių linkę kiekvieną žingsnį atlikti lėtai, galbūt net garsiai verbalizuodami. Kai jie tampa įgudę, sudėjimas tampa automatiška, sklandžia seka, kuri vyksta greitai ir be sąmoningo, sąmoningo dėmesio. Automatiškumas yra pagrindinis daugelio kognityvinių procesų bruožas (pvz., dėmesys, paieška) (Moors & De Houwer, 2006). Kai procesai tampa automatiški, tai leidžia apdorojimo sistemai skirti dėmesį sudėtingoms užduočių dalims.

Pagrindinis įgūdžių mokymosi apribojimas yra DL dydžio apribojimas (Baddeley, 2001). Procedūros būtų išmoktos greičiau, jei DL galėtų vienu metu talpinti visus deklaratyvinių žinių teiginius. Kadangi to padaryti negali, studentai turi lėtai derinti teiginius ir periodiškai sustoti ir pagalvoti (pvz., „Ką daryti toliau?“). DL trūksta vietos didelėms procedūroms sukurti ankstyvosiose mokymosi stadijose. Kai teiginiai yra sujungiami į mažas procedūras, pastarosios saugomos DL vienu metu su kitais teiginiais. Tokiu būdu palaipsniui konstruojamos didesnės gamybos.

Šios idėjos paaiškina, kodėl įgūdžių mokymasis vyksta greičiau, kai studentai gali atlikti būtinus įgūdžius (t. y., kai jie tampa automatiški). Kai pastarieji egzistuoja kaip gerai įsitvirtinusios gamybos, jie aktyvuojami DL tuo pačiu metu kaip ir nauji integruojami teiginiai. Besimokant išspręsti ilgojo dalybos uždavinius, studentai, kurie moka dauginti, tiesiog prisimena procedūrą, kai to reikia; jos nereikia mokytis kartu su kitais ilgojo dalybos žingsniais. Nors atrodo, kad tai nėra problema pradiniame scenarijuje, algebra yra sunki studentams, turintiems pagrindinių įgūdžių trūkumų (pvz., sudėtis, daugyba), nes net paprastus algebros uždavinius tampa sunku atsakyti teisingai. Atrodo, kad vaikams, turintiems skaitymo sutrikimų, trūksta gebėjimo efektyviai apdoroti ir saugoti informaciją tuo pačiu metu (de Jong, 1998).

Kai kuriais atvejais sunku nurodyti žingsnius išsamiai. Pavyzdžiui, kūrybinis mąstymas gali nesilaikyti tos pačios sekos kiekvienam studentui. Mokytojai gali modeliuoti kūrybinį mąstymą, įtraukdami tokius klausimus sau, kaip „Ar yra kokių nors kitų galimybių?“. Kai tik žingsnius galima nurodyti, mokytojų demonstracijos apie procedūros žingsnius, po kurių seka studentų praktika, yra veiksmingos (Rosenthal & Zimmerman, 1978).

Viena iš problemų, susijusių su procedūrų mokymusi, yra ta, kad studentai gali jas vertinti kaip užrakintas sekas, kurių reikia laikytis, nepriklausomai nuo to, ar jos yra tinkamos. Gestalt psichologai parodė, kaip funkcinis fiksavimas arba nelankstus požiūris į problemą trukdo spręsti problemas (Duncker, 1945. Užsispyrusiai laikantis sekos mokymosi metu, galima padėti ją įgyti, tačiau besimokantieji taip pat turi suprasti aplinkybes, kuriomis kiti metodai yra veiksmingesni.

Kartais studentai per daug išmoksta įgūdžių procedūras iki tokio lygio, kad vengia naudoti alternatyvias, lengvesnes procedūras. Tuo pačiu metu yra nedaug, jei iš viso yra, alternatyvų daugeliui procedūrų, kurių mokosi studentai (pvz., žodžių dekodavimas, skaičių sudėjimas, subjekto–veiksmažodžio derinimas). Per daug išmokstant šiuos įgūdžius iki automatinės gamybos, studentams tampa pranašumas ir lengviau išmokti naujų įgūdžių (pvz., daryti išvadas, rašyti kursinius darbus), kuriems reikia įsisavinti šiuos pagrindinius įgūdžius.

Galima teigti, kad mokyti studentus problemų sprendimo ar išvadų darymo įgūdžių, kurie neturi pagrindinių matematinių faktų ir dekodavimo įgūdžių, atitinkamai, nėra prasmės. Tyrimai rodo, kad prastas pagrindinių skaičių faktų suvokimas yra susijęs su žemu sudėtingų aritmetinių užduočių atlikimu (Romberg & Carpenter, 1986), o lėtas dekodavimas yra susijęs su prastu supratimu (Calfee & Drum, 1986; Perfetti & Lesgold, 1979). Tai veikia ne tik įgūdžių mokymąsi, bet ir saviveiksmingumas kenčia.

Praktika yra būtina norint įtvirtinti pagrindines procedūrines žinias (Lesgold, 1984). Ankstyvosiose mokymosi stadijose studentams reikia korekcinio grįžtamojo ryšio, pabrėžiančio procedūros dalis, kurias jie įgyvendino teisingai, ir tas, kurias reikia modifikuoti. Dažnai studentai išmoksta vienas procedūros dalis, bet ne kitas. Kai studentai įgyja įgūdžių, mokytojai gali atkreipti dėmesį į jų pažangą sprendžiant problemas greičiau arba tiksliau.

Procedūrinių žinių perkėlimas įvyksta, kai žinios yra susietos LTM su skirtingu turiniu. Perkėlimas palengvinamas, kai studentai pritaiko procedūras skirtingam turiniui ir prireikus pakeičia procedūras. Bendros problemų sprendimo strategijos yra taikomos įvairiam akademiniam turiniui. Studentai sužino apie jų bendrumą taikydami jas skirtingiems dalykams (pvz., skaitymui, matematikai).

Gamybos yra svarbios kognityviniam mokymuisi, tačiau reikia išspręsti keletą klausimų. ACT teorija teigia, kad yra vienas kognityvinių procesų rinkinys, skirtas paaiškinti įvairius reiškinius (Matlin, 2009). Šis požiūris prieštarauja kitiems kognityviniams požiūriams, kurie apibrėžia skirtingus procesus priklausomai nuo mokymosi tipo (Shuell, 1986). Rumelhart ir Norman (1978) nustatė tris mokymosi tipus. Akrecija apima naujos informacijos kodavimą esamų schemų požiūriu; restruktūrizavimas (schemos kūrimas) yra naujų schemų formavimo procesas; o derinimas (schemos evoliucija) reiškia lėtą schemų modifikavimą ir tobulinimą, kuris įvyksta jas naudojant įvairiuose kontekstuose. Tai apima skirtingus praktikos kiekius: daug derinimui ir mažiau akrecijai ir restruktūrizavimui.

ACT iš esmės yra kompiuterinė programa, skirta nuosekliai imituoti mokymąsi. Kaip tokia, ji gali neapimti įvairių veiksnių, susijusių su žmogaus mokymusi. Vienas iš klausimų yra tai, kaip žmonės žino, kurią gamybą naudoti tam tikroje situacijoje, ypač jei situacijos leidžia naudoti skirtingas gamybas. Gamybos gali būti užsakomos pagal tikimybę, tačiau turi būti prieinama priemonė nuspręsti, kuri gamyba yra geriausia atsižvelgiant į aplinkybes. Taip pat susirūpinimą kelia klausimas, kaip gamybos keičiamos. Pavyzdžiui, jei gamyba neveikia efektyviai, ar besimokantieji ją atmeta, modifikuoja ar išlaiko, bet ieško daugiau įrodymų? Koks yra mechanizmas, lemiantis, kada ir kaip keičiamos gamybos?

Kitas susirūpinimas susijęs su Andersono (1983, 1990) teiginiu, kad gamybos prasideda kaip deklaratyvinės žinios. Ši prielaida atrodo per stipri, atsižvelgiant į įrodymus, kad ši seka ne visada laikomasi (Hunt, 1989). Kadangi įgūdžių procedūrų atspindėjimas kaip deklaratyvinių žinių dalys iš esmės yra kelionės į įgūdžių tobulumą stotelė, galima abejoti, ar studentai turėtų išmokti atskirus žingsnius. Atskiri žingsniai galiausiai nebus naudojami, todėl laiką galima geriau praleisti leidžiant studentams juos praktikuoti. Suteikdami studentams žingsnių sąrašą, į kurį jie gali kreiptis palaipsniui tobulindami procedūrą, palengvina mokymąsi ir padidina saviveiksmingumą (Schunk, 1995).

Galiausiai, galima abejoti, ar gamybos sistemos, kaip paprastai aprašoma, yra ne kas kita, kaip sudėtingi stimulo–atsako (S-R) asociacijos (Mayer, 1992). Teiginiai (procedūrinių žinių dalys) yra susiejami atmintyje taip, kad kai vienas gabalas yra suaktyvinamas, kiti taip pat suaktyvinami. Andersonas (1983) pripažino asociacionistinę gamybos prigimtį, tačiau mano, kad jos yra labiau pažengusios nei paprastos S-R asociacijos, nes jos apima tikslus. Palaikant šį požiūrį, ACT asociacijos yra analogiškos neuronų tinklo jungtims. Galbūt, kaip ir behavioristinių teorijų atveju, ACT gali paaiškinti veikimą geriau nei mokymąsi. Šie ir kiti klausimai (pvz., motyvacijos vaidmuo) turi būti sprendžiami tyrimais ir susiję su akademinių įgūdžių mokymusi, siekiant geriau nustatyti gamybos naudingumą švietime.

Konekcionistiniai modeliai

Viena iš naujausių teorijų apie sudėtingus kognityvinius procesus apima konekcionistinius modelius (arba konekcionizmą, bet nereikėtų painioti su Thorndike'o konekcionizmu, aptartu anksčiau kurse; Baddeley, 1998; Farnham-Diggory, 1992; Smith, 1996). Kaip ir gamybos, konekcionistiniai modeliai atspindi mokymosi procesų kompiuterines simuliacijas. Šie modeliai sieja mokymąsi su nervų sistemos apdorojimu, kai impulsai šaudo per sinapses, kad susidarytų jungtys. Daroma prielaida, kad aukštesnio lygio kognityviniai procesai susidaro sujungianti didelį skaičių pagrindinių elementų, tokių kaip neuronai (Anderson, 1990, 2000; Anderson, Reder, & Lebiere, 1996; Bourne, 1992). Konekcionistiniai modeliai apima paskirstytus žinių atvaizdavimus (t. y. paskirstytus plačiame tinkle), lygiagretų apdorojimą (daugelis operacijų vyksta vienu metu) ir sąveikas tarp didelio skaičiaus paprastų apdorojimo vienetų (Siegler, 1989). Jungtys gali būti skirtingose aktyvacijos stadijose (Smith, 1996) ir susietos su įvestimi į sistemą, išvestimi arba vienu ar daugiau tarpinių sluoksnių.

Rumelhart ir McClelland (1986) aprašė lygiagretaus paskirstyto apdorojimo (PDP) sistemą. Šis modelis yra naudingas darant kategorinius sprendimus apie informaciją atmintyje. Šie autoriai pateikė pavyzdį, kuriame dalyvauja dvi gaujos ir informacija apie gaujos narius, įskaitant amžių, išsilavinimą, šeiminę padėtį ir profesiją. Atmintyje panašios kiekvieno asmens savybės yra susietos. Pavyzdžiui, 2 ir 5 nariai būtų susieti, jei jie abu būtų maždaug to paties amžiaus, susituokę ir užsiėmę panašia gaujos veikla. Norėdami atgauti informaciją apie 2 narį, galėtume suaktyvinti atminties vienetą asmens vardu, kuris savo ruožtu suaktyvintų kitus atminties vienetus. Šis suaktyvinimo sklaidos sukurtas modelis atitinka asmens atminties atvaizdavimą. Borowsky ir Besner (2006) aprašė PDP modelį, skirtą daryti leksinius sprendimus (pvz., nuspręsti, ar stimulas yra žodis).

Konekcionistiniai vienetai yra šiek tiek panašūs į gamybas tuo, kad abu apima atminties aktyvaciją ir susietas idėjas. Tuo pačiu metu yra skirtumų. Konekcionistiniuose modeliuose visi vienetai yra vienodi, o gamybos apima sąlygas ir veiksmus. Vienetai skiriasi pagal modelį ir aktyvacijos laipsnį. Kitas skirtumas susijęs su taisyklėmis. Gamybos yra valdomos taisyklių. Konekcionizmas neturi nustatytų taisyklių. Neuronai „žino“, kaip suaktyvinti modelius; po fakto galime pateikti taisyklę kaip sekos etiketę (pvz., taisykles, kaip pavadinti suaktyvintus modelius; Farnham-Diggory, 1992).

Viena iš problemų, susijusių su konekcionistiniu požiūriu, yra paaiškinti, kaip sistema žino, kuriuos iš daugelio atminties vienetų suaktyvinti ir kaip šie daugybiniai aktyvavimai yra susiejami integruotose sekose. Šis procesas atrodo paprastas gerai įsitvirtinusių modelių atveju; pavyzdžiui, neuronai žino, kaip reaguoti į skambantį telefoną, šaltą vėją ir mokytoją, skelbiantį: „Visi atkreipkite dėmesį!“. Su mažiau įsitvirtinusiais modeliais aktyvacijos gali būti problematiškos. Taip pat galime paklausti, kaip neuronai pirmiausia tampa savaime aktyvuojami. Šis klausimas yra svarbus, nes jis padeda paaiškinti jungčių vaidmenį mokymuisi ir atminčiai. Nors jungčių sąvoka atrodo įtikinama ir pagrįsta tuo, ką žinome apie neurologinį funkcionavimą, iki šiol šis modelis buvo naudingesnis aiškinant suvokimą, o ne mokymąsi ir problemų sprendimą (Mayer, 1992). Pastariesiems pritaikymams reikia nemažai tyrimų.