Konceptų Mokymasis: Kognityviniai Mokymosi Procesai

Įvairiose situacijose studentai mokosi sąvokų. Sąvokos yra paženklintos objektų, simbolių ar įvykių aibės, kurios turi bendrų charakteristikų arba esminių požymių. Sąvoka yra mentalinis konstrukcijos vienetas arba kategorijos reprezentacija, kuri leidžia identifikuoti kategorijos pavyzdžius ir ne pavyzdžius (Howard, 1987). Sąvokos gali apimti konkrečius objektus (pvz., “stalas”, “kėdė”, “cat”) arba abstrakčias idėjas (pvz., “meilė”, “demokratija”, “vientisumas”). Iš tiesų, egzistuoja daugybė sąvokų tipų (išsamų aprašymą žr. Medin, Lynch, & Solomon, 2000). Sąvokų mokymasis apima reprezentacijų formavimą, siekiant identifikuoti požymius, apibendrinti juos naujiems pavyzdžiams ir atskirti pavyzdžius nuo ne pavyzdžių.

Ankstyvieji Bruner, Goodnow ir Austin (1956) tyrimai nagrinėjo sąvokų esmę. Besimokantiesiems buvo pateiktos dėžutės, vaizduojančios geometrinius raštus. Kiekvienas raštas galėjo būti klasifikuojamas naudojant keturis skirtingus požymius: stimulų skaičių (vienas, du, trys); formą (apskritimas, kvadratas, kryžius); spalvą (raudona, žalia, juoda); ir rėmelių skaičių ant dėžutės (vienas, du, trys). Užduotis buvo identifikuoti sąvoką, atstovaujamą skirtinguose dėžučių poaibiuose.

Požymių konfigūracija sąvokų mokymosi užduotyje gali būti įvairi, kad būtų galima gauti skirtingas sąvokas. Konjunkcinė sąvoka yra atstovaujama dviem ar daugiau požymių (pvz., du raudoni apskritimai). Kiti požymiai (rėmelių skaičius) nėra reikšmingi. Disjunkcinė sąvoka yra atstovaujama vienu iš dviejų ar daugiau požymių; pavyzdžiui, du bet kurios spalvos apskritimai arba vienas raudonas apskritimas. Reliacinė sąvoka nurodo ryšį tarp požymių, kuris turi būti pateiktas, pavyzdžiui, objektų skaičius figūroje turi būti didesnis už rėmelių skaičių (objekto tipas ir spalva yra nesvarbūs).

Bruner ir kt. (1956) nustatė, kad besimokantieji suformulavo hipotezę apie taisyklę, kuri yra sąvokos pagrindas. Taisyklės gali būti išreikštos jei-tada forma. Taisyklė, klasifikuojanti katę, gali būti tokia: “Jei ji yra prijaukinta, turi keturias kojas, kailį, ūsus, uodegą, yra palyginti maža, murkia ir vokalizuoja ‘miau’, tada tai yra katė.” Nors yra išimčių, ši taisyklė tiksliai klasifikuos kates didžiąją laiko dalį. Apibendrinimas įvyksta, kai taisyklė taikoma įvairioms katėms.

Žmonės linkę greitai formuoti taisykles (Bruner ir kt., 1956). Bet kuriai konkrečiai sąvokai jie išlaiko taisyklę tol, kol ji teisingai identifikuoja sąvokos atvejus ir ne atvejus, ir jie ją modifikuoja, kai ji to nepadaro. Besimokantieji geriau įsisavina sąvokas, kai jiems pateikiami teigiami atvejai arba sąvokos pavyzdžiai. Mokymasis yra daug lėtesnis su neigiamais (ne) atvejais. Bandydami patvirtinti taisyklę, kuri yra sąvokos pagrindas, žmonės labiau nori gauti teigiamus, o ne neigiamus atvejus.

Nuo šio ankstyvojo darbo atsirado kitų požiūrių, susijusių su sąvokų esme. Požymių analizės teorija kyla iš Bruner ir kitų darbų ir teigia, kad sąvokos apima taisykles, kurios apibrėžia esminius požymius arba vidinius (būtinus) sąvokos atributus (Gagné, 1985; Smith & Medin, 1981). Per patirtį su sąvoka suformuluojama taisyklė, kuri atitinka sąlygas, ir taisyklė išlaikoma tol, kol ji veikia efektyviai.

Šis požiūris numato, kad skirtingi sąvokos atvejai turėtų būti atpažįstami vienodai greitai, nes kiekvienas atvejis vertinamas pagal esminius požymius; tačiau taip yra ne visada. Daugumai žmonių kai kuriuos kategorijos atvejus (pvz., delfinas yra žinduolis) yra sunkiau patvirtinti nei kitus (pvz., šuo yra žinduolis). Tai išryškina problemą, kad daugelis sąvokų negali būti tiksliai apibrėžtos esminių atributų rinkiniu.

Antrasis požiūris yra prototipo teorija (Rosch, 1973, 1975, 1978). Prototipas yra apibendrintas sąvokos vaizdas, kuris gali apimti tik kai kuriuos sąvokos apibrėžiančius atributus. Kai susiduriama su atveju, prisimenamas labiausiai tikėtinas prototipas iš ilgalaikės atminties (LTM) ir jis lyginamas su atveju, siekiant nustatyti, ar jie atitinka. Prototipai gali apimti kai kuriuos neapibrėžiančius (nebūtinus) atributus. Kognityvinėje psichologijoje prototipai dažnai laikomi schemomis (Andre, 1986) arba organizuotomis formomis, skirtomis žinioms, kurias turime apie konkrečią sąvoką.

Tyrimai patvirtina prototipo teorijos numatymą, kad atvejai, kurie yra arčiau prototipo (pvz., prototipas = “paukštis”; atvejai = “robinas”, “žvirblis”), yra atpažįstami greičiau nei tie, kurie yra mažiau tipiški (pvz., “pelėda”, “strutis”; Rosch, 1973). Vienas iš rūpesčių yra tai, kad prototipo teorija numato, kad žmonės turėtų saugoti tūkstančius prototipų LTM, o tai sunaudotų daug daugiau vietos nei taisyklės. Antrasis rūpestis yra tai, kad besimokantieji galėtų lengvai suformuoti neteisingus prototipus, jei jiems būtų leista įtraukti kai kurias neapibrėžiančias charakteristikas ir ne visas būtinas.

Įmanoma sujungti požymių analizės ir prototipo pozicijas. Atsižvelgiant į tai, kad prototipai apima esminius požymius, galime naudoti prototipus, kad klasifikuotume sąvokų, kurios yra gana tipiškos, atvejus (Andre, 1986). Tuo atveju, kai atvejai yra dviprasmiški, galime naudoti esminių požymių analizę, kuri gali modifikuoti esminių požymių sąrašą, kad įtrauktų naujus požymius.

Vaikų supratimas apie sąvokas keičiasi su vystymusi ir patirtimi. Vaikai, pereinantys prie sąvokos reikšmės, gali vienu metu turėti omenyje ankstesnę hipotezę, kol jie kuria patikslintą hipotezę (Goldin-Meadow, Alibali, & Church, 1993). Ši interpretacija atitinka Klausmeier poziciją, kuri aptariama toliau.

Tyrimai rodo, kad yra įvairių būdų, kaip išmokti ir modifikuoti sąvokas (Chinn & Samarapungavan, 2009). Vienas iš būdų sukurti prototipus yra susipažinti su tipišku sąvokos pavyzdžiu, kuris atspindi klasikinius požymius (Klausmeier, 1992). Antras būdas – abstrahuoti bruožus iš dviejų ar daugiau pavyzdžių; paukščių atveju, bruožai galėtų būti „plunksnos“, „dvi kojos“, „snapas“ ir „skraido“, nors ne kiekvienas bruožas tinka kiekvienam klasės nariui. Prototipai yra patobulinami ir plečiami, kai susiduriama su naujais sąvokos pavyzdžiais; taigi, „gyvena džiunglėse“ (papūga) ir „gyvena prie vandenyno“ (žuvėdra).

Gagné (1985) teorija apima sąvokas kaip pagrindinę mokymosi formą. Iš pradžių besimokantieji turi turėti pagrindinius būtinus gebėjimus atskirti stimulus (t. y. atskirti svarbius bruožus nuo nesvarbių).

Gagné (1985) nuomone, sąvokų mokymasis apima daugiapakopę seką. Pirmiausia, stimulo bruožas pateikiamas kaip sąvokos pavyzdys kartu su nepavyzdžiu. Besimokantysis patvirtina gebėjimą atlikti diskriminaciją. Kitame (apibendrinimo) etape besimokantysis identifikuoja pavyzdžius ir nepavyzdžius. Trečia, stimulo bruožas, kuris turi tapti sąvoka, yra varijuojamas ir pateikiamas kartu su nepavyzdžiais. Sąvokos įsisavinimas patikrinamas paprašant identifikuoti kelis klasės pavyzdžius, naudojant stimulus, kurie anksčiau nebuvo naudojami mokymuisi. Viso proceso metu teisingi atsakymai yra sustiprinami, o gretutinis mokymasis vyksta pateikiant kelis sąvokos pavyzdžius artimoje asociacijoje.

Klausmeier (1990, 1992) sukūrė ir išbandė sąvokų įsisavinimo modelį. Šis modelis postuluoja keturių etapų seką: konkretų, tapatybės, klasifikacinį ir formalų. Kompetencija kiekviename lygyje yra būtina norint pasiekti kitą lygį. Sąvokos įsisavinimo procesas atspindi vystymosi, neformalios patirties ir formalaus švietimo sąveiką.

Konkrečiame lygyje besimokantieji gali atpažinti objektą kaip tą patį, su kuriuo anksčiau susidūrė, kai išlieka tas pats kontekstas arba erdvinė orientacija, kurioje jis iš pradžių buvo sutiktas. Šis lygis reikalauja, kad besimokantieji atkreiptų dėmesį į objektą, atskirtų jį nuo aplinkos remiantis vienu ar daugiau apibrėžiančių požymių, atvaizduotų jį ilgalaikėje atmintyje (LTM) kaip vizualinį vaizdą ir iškviestų jį iš LTM, kad palygintų su nauju vaizdu ir nustatytų, kad tai yra tas pats objektas. Taigi, besimokantysis gali išmokti atpažinti lygiakraštį trikampį ir atskirti jį nuo stačiojo arba lygiašonio trikampio.

Tapatybės lygis apibūdinamas atpažįstant objektą kaip tą patį, su kuriuo anksčiau susidūrė, kai objektas stebimas iš skirtingos perspektyvos arba skirtingoje modalumoje. Šis etapas apima tuos pačius procesus kaip ir konkrečiame lygyje, taip pat apibendrinimo procesą. Taigi, besimokantysis galės atpažinti lygiakraščius trikampius skirtingose orientacijose arba pozicijose puslapyje.

Klasifikacinis lygis reikalauja, kad besimokantieji atpažintų bent du objektus kaip lygiaverčius. Dalyvauja papildomas apibendrinimas; lygiakraščių trikampių atveju, tai apima mažesnio ir didesnio lygiakraščio trikampio pripažinimą lygiaverčiais. Procesas tęsiasi tol, kol besimokantysis gali atpažinti pavyzdžius ir nepavyzdžius; tačiau šiame etape besimokantysis gali nesuprasti klasifikavimo pagrindo (pvz., šono ilgio ir kampų lygybės). Gebėjimas įvardyti sąvoką nėra būtinas šiame lygyje, tačiau, kaip ir ankstesniuose etapuose, jis gali palengvinti sąvokos įgijimą.

Galiausiai, formalus lygis reikalauja, kad besimokantysis identifikuotų sąvokos pavyzdžius ir nepavyzdžius, įvardytų sąvoką ir jos apibrėžiančius požymius, pateiktų sąvokos apibrėžimą ir nurodytų požymius, kurie išskiria sąvoką nuo kitų glaudžiai susijusių (t. y. trys lygios kraštinės ir kampai). Šio etapo įvaldymas reikalauja, kad besimokantysis įgyvendintų klasifikacinio lygio pažinimo procesus ir aukštesnio lygio mąstymo procesų rinkinį, apimantį hipotezių kūrimą, vertinimą ir išvadų darymą.

Šis etapų modelis turi instrukcinių pasekmių besimokantiesiems įvairiais vystymosi etapais. Instrukcijos gali būti paskirstytos per kelias klases, kuriose sąvokos periodiškai peržiūrimos aukštesniais įsisavinimo lygiais. Mažiems vaikams iš pradžių pateikiami konkretūs referentai ir, su vystymusi, jie gali veikti abstrakčiau pažintiniais lygiais. Pavyzdžiui, maži vaikai gali išmokti „sąžiningumo“ sąvoką matydami konkrečius pavyzdžius (pvz., nevogti, grąžinti tai, kas tau nepriklauso); augant jie gali suprasti sąvoką abstrakčiau ir sudėtingiau (pvz., atpažinti sąžiningą vadovo grįžtamąjį ryšį apie darbuotojo veiklą; aptarti sąžiningumo naudą).

Tennysonas (1980, 1981; Tennyson, Steve & Boutwell, 1975) taip pat sukūrė konceptinio mokymo modelį, pagrįstą empiriniais tyrimais. Šis modelis apima šiuos žingsnius (Tennyson & Park, 1980):

• Nustatykite sąvokos struktūrą, įtraukdami aukštesniojo lygmens, koordinacines ir žemesniojo lygmens sąvokas, ir nustatykite kritinius ir kintamuosius atributus (pvz., savybes, kurios gali teisėtai skirtis ir neturėti įtakos sąvokai).
• Apibrėžkite sąvoką kritinių atributų atžvilgiu ir paruoškite keletą pavyzdžių su kritiniais ir kintamaisiais atributais.
• Išdėstykite pavyzdžius rinkiniais pagal atributus ir užtikrinkite, kad pavyzdžiai turėtų panašius kintamuosius atributus bet kuriame rinkinyje, kuriame yra kiekvienos koordinacinės sąvokos pavyzdžių.
• Užsakykite ir pateikite rinkinius atsižvelgdami į pavyzdžių skirtumus ir sunkumą, ir užsakykite pavyzdžius bet kuriame rinkinyje pagal besimokančiojo dabartines žinias.

Daugelis sąvokų gali būti pavaizduotos hierarchijoje su aukštesniojo lygmens (aukštesnėmis) ir žemesniojo lygmens (žemesnėmis) sąvokomis. Bet kuriai duotai sąvokai panašios sąvokos gali būti maždaug tame pačiame hierarchijos lygyje; jos yra žinomos kaip koordinacinės sąvokos. Pavyzdžiui, sąvoka „naminė katė“ turi „kačių šeimą“ ir „žinduolį“ kaip aukštesniojo lygmens sąvokas, įvairias veisles (trumpaplaukė, Siamo) kaip žemesniojo lygmens sąvokas, o kitus kačių šeimos narius (liūtas, jaguaras) kaip koordinacines sąvokas. Sąvoka turi kritinius atributus (pvz., letenos, dantys) ir kintamuosius atributus (pvz., plaukų ilgis, akių spalva). Rinkinys susideda iš sąvokos pavyzdžių ir ne pavyzdžių (pvz., šuo, voverė).

Nors sąvoka turėtų būti apibrėžta su savo kritiniais atributais prieš pateikiant pavyzdžius ir ne pavyzdžius, apibrėžimo pateikimas neužtikrina, kad studentai išmoks sąvoką. Pavyzdžiai turėtų labai skirtis kintamaisiais atributais, o ne pavyzdžiai turėtų skirtis nuo pavyzdžių nedideliu skaičiumi kritinių atributų vienu metu. Šis pateikimo būdas apsaugo studentus nuo per didelio apibendrinimo (ne pavyzdžių klasifikavimo kaip pavyzdžių) ir per mažo apibendrinimo (pavyzdžių klasifikavimo kaip ne pavyzdžių).

Santykių tarp pavyzdžių nurodymas yra veiksmingas būdas skatinti apibendrinimą. Viena iš priemonių yra sąvokų (žinių) žemėlapiai arba diagramos, kurios vaizduoja idėjas kaip mazgų jungčių rinkinius (Nesbit & Adescope, 2006). O’Donnell ir kt. (2002) parodė, kad mokymasis palengvėja naudojant žinių žemėlapius, kuriuose idėjos yra tarpusavyje susijusios. Nesbit ir Adescope nustatė, kad sąvokų žemėlapiai pagerino studentų žinių išsaugojimą.

Optimalus pavyzdžių, kuriuos reikia pateikti, skaičius priklauso nuo tokių sąvokos savybių kaip atributų skaičius ir sąvokos abstrakcijos laipsnis. Abstraktžios sąvokos paprastai turi mažiau apčiuopiamų pavyzdžių nei konkrečios sąvokos, o pirmosios pavyzdžius besimokantiesiems gali būti sunku suvokti. Sąvokų mokymasis taip pat priklauso nuo besimokančiojo atributų, tokių kaip amžius ir ankstesnės žinios (Tennyson & Park, 1980). Vyresni studentai mokosi geriau nei jaunesni, o studentai, turintys daugiau atitinkamų žinių, lenkia tuos, kuriems tokių žinių trūksta.

Mokant sąvokas, naudinga pateikti pavyzdžius, kurie skiriasi pasirenkamais atributais, bet turi bendrų susijusių atributų, kad pastarieji galėtų būti aiškiai nurodyti kartu su nesvarbiais aspektais. Mokant sąvoką „statusis trikampis“, pavyzdžiui, dydis yra nesvarbus, kaip ir kryptis, į kurią jis nukreiptas. Galima pateikti įvairaus dydžio stačius trikampius, nukreiptus skirtingomis kryptimis. Naudojant parengtus pavyzdžius, tai yra veiksminga kognityvinė mokymo strategija (Atkinson ir kt., 2000).

Studentai turi ne tik išmokti apibendrinti stačius trikampius, bet ir išmokti juos atskirti nuo kitų trikampių. Siekiant paskatinti sąvokų atskyrimą, mokytojai turėtų pateikti neigiamus atvejus, kurie aiškiai skiriasi nuo teigiamų atvejų. Tobulėjant studentų įgūdžiams, jie gali būti mokomi atlikti smulkesnius atskyrimus. Lentelėje „Žingsniai apibendrinant ir atskiriant sąvokas“ pateikti pasiūlymai yra naudingi mokant studentus apibendrinti ir atskirti sąvokas.

Šis modelis reikalauja kruopščios sąvokos taksonominės struktūros analizės. Struktūra yra gerai apibrėžta daugeliui sąvokų (pvz., gyvūnų karalystė), tačiau daugeliui kitų, ypač abstrakčioms sąvokoms, ryšiai su aukštesniojo ir žemesniojo lygmens sąvokomis, taip pat su koordinacinėmis sąvokomis, yra problematiški.

Svarbiame straipsnyje Pintrich, Marx ir Boyle (1993) teigė, kad konceptualus pokytis taip pat apima motyvacinius procesus (pvz., tikslus, lūkesčius, poreikius), kuriuos informacijos apdorojimo modeliai linkę ignoruoti. Šie autoriai teigė, kad norint, jog įvyktų konceptualus pokytis, būtinos keturios sąlygos. Pirma, reikia nepasitenkinimo savo dabartinėmis koncepcijomis; mažai tikėtina, kad pokytis įvyks, jei žmonės mano, kad jų koncepcijos yra tikslios ar naudingos. Antra, nauja koncepcija turi būti suprantama – žmonės turi suprasti koncepciją, kad galėtų ją priimti. Trečia, nauja koncepcija turi būti įtikinama – besimokantieji turi suprasti, kaip ji dera su kitais supratimais apie tai, kaip ją būtų galima pritaikyti. Galiausiai, jie turi suvokti, kad nauja koncepcija yra vaisinga – galinti paaiškinti reiškinius ir pasiūlyti naujas tyrimų ar taikymo sritis.

Motyvaciniai procesai šiame modelyje atsiranda keliose vietose. Pavyzdžiui, tyrimai rodo, kad mokinių tikslai nukreipia jų dėmesį ir pastangas, o jų saviveiksmingumas teigiamai susijęs su motyvacija, veiksmingų užduočių strategijų naudojimu ir įgūdžių įgijimu (Schunk, 1995). Be to, mokiniai, kurie tiki, kad mokymasis yra naudingas ir kad užduočių strategijos yra veiksmingos, demonstruoja didesnę motyvaciją ir mokymąsi (Borkowski, 1985; Pressley ir kt., 1990; Schunk & Rice, 1993). Įrodyta, kad tikslai, saviveiksmingumas ir savęs kompetencijos vertinimai skatina mokymąsi ir savireguliaciją tokiose srityse kaip skaitymo supratimas, rašymas, matematika ir sprendimų priėmimas (Pajares, 1996; Schunk & Pajares, 2009; Schunk & Swartz, 1993a; Wood & Bandura, 1989; Zimmerman & Bandura, 1994). Matome įžanginiame scenarijuje, kad perėjimas prie didesnio problemų sprendimo iš tikrųjų pagerino kai kurių mokinių motyvaciją mokytis.

Trumpai tariant, literatūra rodo, kad konceptualus pokytis apima mokinių pažinimo ir motyvacinių įsitikinimų sąveiką (Pintrich ir kt., 1993), o tai turi įtakos mokymui. Užuot tiesiog suteikę žinių, mokytojai, planuodami mokymą, turi atsižvelgti į mokinių išankstines idėjas ir užtikrinti, kad mokymas apimtų motyvaciją mokytis.

Šios idėjos labai pritaikomos mokslui. Daugelis gamtos mokslų pedagogų mano, kad žinias kuria besimokantieji, o ne tiesiog perduoda (Driver ir kt., 1994; Linn & Eylon, 2006). Įdomus klausimas yra tai, kaip mokiniai plėtoja mokslines klaidingas nuomones ir supaprastintus mokslinius modelius (Windschitl & Thompson, 2006). Svarbi užduotis yra padėti mokiniams mesti iššūkį klaidingoms nuomonėms ir jas ištaisyti (Sandoval, 1995). Patirtis, sukelianti kognityvinį konfliktą, gali būti naudinga (Mayer, 1999; Sandoval, 1995; Williams & Tolmie, 2000). Tai gali reikšti, kad mokiniai dalyvauja praktinėje veikloje ir dirba su kitais (pvz., diskusijose), kad interpretuotų savo patirtį per atrankinį klausinėjimą (pvz., „Kodėl jūs taip manote?“ „Kaip jūs tai išsiaiškinote?“). Šis požiūris gerai dera su Vygotskio akcentuojamu socialiniu poveikiu žinių konstravimui.

Nussbaum ir Novick (1982) pasiūlė trijų etapų modelį, skirtą mokinių įsitikinimams keisti:

• Atskleiskite ir supraskite mokinių išankstines nuostatas.
• Sukurkite konceptualų konfliktą su tomis koncepcijomis.
• Palengvinkite naujų ar patikslintų schemų apie svarstomus reiškinius kūrimą.

Motyvacijos vaidmuo yra labai svarbus. Nors mokslas turi daug temų, kurios turėtų būti įdomios, mokslas mažai domina daugelį mokinių. Mokymuisi naudingas praktinis mokymas ir sąsajos su mokinių gyvenimo aspektais. Pavyzdžiui, judesį galima susieti su futbolo kamuolių trajektorija, elektros energiją – su DVD grotuvais, o ekologiją – su bendruomenės perdirbimo programomis. Susidomėjimo temomis didinimas taip pat gali pagerinti mokinių mokymosi kokybę (Sandoval, 1995). Taigi, iliustracijų ir diagramų naudojimas padeda mokiniams suprasti mokslines sąvokas (Carlson, Chandler ir Sweller, 2003; Hannus & Hyönä, 1999), nors kai kuriuos mokinius gali reikėti išmokyti, kaip studijuoti iliustracijas kaip teksto mokymosi dalį.