Konceptu apguve: kognitīvie mācīšanās procesi | Efektīvas metodes

Daudzos un dažādos kontekstos studenti apgūst jēdzienus. Jēdzieni ir apzīmētas objektu, simbolu vai notikumu kopas, kurām ir kopīgas pazīmes jeb kritiskie atribūti. Jēdziens ir mentāls konstrukts jeb kategorijas reprezentācija, kas ļauj identificēt kategorijas piemērus un ne-piemērus (Howard, 1987). Jēdzieni var ietvert konkrētus objektus (piemēram, “galds”, “krēsls”, “kaķis”) vai abstraktas idejas (piemēram, “mīlestība”, “demokrātija”, “veselums”). Patiesībā pastāv daudzi jēdzienu veidi (detalizētu pārskatu skatīt Medin, Lynch, & Solomon, 2000). Jēdzienu apguve attiecas uz reprezentāciju veidošanu, lai identificētu atribūtus, vispārinātu tos uz jauniem piemēriem un atšķirtu piemērus no ne-piemēriem.

Agrīnie Brunera, Gudnova un Ostina (1956) pētījumi pētīja jēdzienu būtību. Izglītojamajiem tika rādītas kastes, kurās attēloti ģeometriski raksti. Katru rakstu varēja klasificēt, izmantojot četrus dažādus atribūtus: stimulu skaits (viens, divi, trīs); forma (aplis, kvadrāts, krusts); krāsa (sarkana, zaļa, melna); un apmaļu skaits uz kastes (viena, divas, trīs). Uzdevums bija identificēt jēdzienu, kas attēlots dažādās kastu apakškopās.

Pazīmju konfigurāciju jēdziena apguves uzdevumā var mainīt, lai iegūtu dažādus jēdzienus. Konjunktīvu jēdzienu attēlo divas vai vairākas pazīmes (piemēram, divi sarkani apļi). Citas pazīmes (apmaļu skaits) nav būtiskas. Disjunktīvu jēdzienu attēlo viena no divām vai vairākām pazīmēm; piemēram, divi jebkuras krāsas apļi vai viens sarkans aplis. Relāciju jēdziens nosaka saistību starp pazīmēm, kurām jābūt klātesošām, piemēram, objektu skaitam attēlā jāpārsniedz apmaļu skaits (objekta veids un krāsa nav svarīgi).

Bruners un līdzautori (1956) atklāja, ka izglītojamie formulēja hipotēzi par likumsakarību, kas ir jēdziena pamatā. Likumsakarības var izteikt "ja-tad" formā. Likumsakarība kaķa klasificēšanai varētu būt: "Ja tas ir pieradināts, tam ir četras kājas, kažoks, ūsas, aste, tas ir salīdzinoši mazs, murrā un vokalizē 'ņau', tad tas ir kaķis." Lai gan pastāv izņēmumi, šī likumsakarība lielākoties precīzi klasificēs kaķus. Vispārināšana notiek, kad likumsakarība tiek piemērota dažādiem kaķiem.

Cilvēkiem ir tendence ātri veidot likumsakarības (Bruner et al., 1956). Jebkuram konkrētam jēdzienam viņi saglabā likumsakarību tik ilgi, kamēr tā pareizi identificē jēdziena piemērus un ne-piemērus, un modificē to, ja tā kļūst nederīga. Izglītojamie labāk apgūst jēdzienus, ja viņiem tiek piedāvāti pozitīvi gadījumi jeb jēdziena piemēri. Mācīšanās ir daudz lēnāka ar negatīviem (ne-) gadījumiem. Mēģinot apstiprināt jēdziena pamatā esošo likumsakarību, cilvēki dod priekšroku saņemt pozitīvus, nevis negatīvus gadījumus.

Kopš šī agrīnā darba ir radušies arī citi uzskati par jēdzienu būtību. Pazīmju analīzes teorija ir atvasināta no Brunera un citu darbiem, un tā postulē, ka jēdzieni ietver likumsakarības, kas definē jēdziena kritiskās pazīmes jeb raksturīgos (nepieciešamos) atribūtus (Gagné, 1985; Smith & Medin, 1981). Caur pieredzi ar jēdzienu indivīds formulē likumsakarību, kas atbilst nosacījumiem, un saglabā šo likumsakarību, kamēr tā efektīvi darbojas.

Šis uzskats paredz, ka dažādi jēdziena gadījumi būtu jāatpazīst vienlīdz ātri, jo katrs gadījums tiek vērtēts pēc kritiskajām pazīmēm; taču tas ne vienmēr tā ir. Vairumam cilvēku dažus kategorijas gadījumus (piemēram, delfīns ir zīdītājs) ir grūtāk pārbaudīt nekā citus (piemēram, suns ir zīdītājs). Tas izceļ problēmu, ka daudzus jēdzienus nevar precīzi definēt, izmantojot kritisko atribūtu kopu.

Otra perspektīva ir prototipu teorija (Rosch, 1973, 1975, 1978). Prototips ir vispārināts jēdziena tēls, kas var ietvert tikai dažus no jēdziena definējošajiem atribūtiem. Saskaroties ar kādu gadījumu, indivīds no ilgtermiņa atmiņas (LTM) atsauc visticamāko prototipu un salīdzina to ar gadījumu, lai pārbaudītu atbilstību. Prototipi var ietvert arī dažus nedefinējošus (neobligātus) atribūtus. Kognitīvajā psiholoģijā prototipus bieži uzskata par shēmām (Andre, 1986) jeb organizētām formām zināšanām, kas mums ir par konkrētu jēdzienu.

Pētījumi apstiprina prototipu teorijas prognozi, ka gadījumi, kas ir tuvāki prototipam (piemēram, prototips = “putns”; gadījumi = “sarkanrīklīte”, “zvirbulis”), tiek atpazīti ātrāk nekā mazāk tipiski gadījumi (piemēram, “pūce”, “strauss”; Rosch, 1973). Viena no bažām ir, ka prototipu teorija netieši norāda, ka cilvēki ilgtermiņa atmiņā glabātu tūkstošiem prototipu, kas aizņemtu daudz vairāk vietas nekā likumsakarības. Otrs bažas iemesls ir, ka izglītojamie varētu viegli izveidot nepareizus prototipus, ja viņiem būtu atļauts iekļaut dažas nedefinējošas pazīmes un ne visas nepieciešamās.

Ir iespējams apvienot pazīmju analīzes un prototipu teorijas nostājas. Ņemot vērā, ka prototipi ietver kritiskās pazīmes, mēs varētu izmantot prototipus, lai klasificētu diezgan tipiskus jēdzienu gadījumus (Andre, 1986). Attiecībā uz neskaidriem gadījumiem mēs varam izmantot kritisko pazīmju analīzi, kas varētu modificēt kritisko pazīmju sarakstu, lai iekļautu jaunās pazīmes.

Bērnu izpratne par jēdzieniem mainās līdz ar attīstību un pieredzi. Bērni, kuri atrodas pārejas posmā attiecībā uz jēdziena nozīmi, vienlaikus var paturēt prātā iepriekšējo hipotēzi, kamēr viņi izstrādā jaunu, pārskatītu hipotēzi (Goldin-Meadow, Alibali, & Church, 1993). Šī interpretācija saskan ar Klausmeiera nostāju, kas tiks aplūkota turpmāk.

Pētījumi liecina, ka pastāv vairāki veidi, kā apgūt un modificēt jēdzienus (Chinn & Samarapungavan, 2009). Viens no veidiem, kā izstrādāt prototipus, ir tikt pakļautam tipiskam jēdziena gadījumam, kas atspoguļo klasiskās īpašības (Klausmeier, 1992). Otrs veids ir abstrahēt iezīmes no diviem vai vairākiem piemēriem; putniem šīs iezīmes varētu būt “spalvas”, “divas kājas”, “knābis” un “lido”, lai gan ne visas iezīmes attiecas uz katru klases locekli. Prototipi tiek pilnveidoti un paplašināti, kad tiek pakļauti jauniem jēdziena piemēriem; tādējādi “dzīvo džungļos” (papagailis) un “dzīvo pie okeāna” (kaija).

Gaņē (Gagné, 1985) teorija ietver jēdzienus kā centrālu mācīšanās formu. Sākotnēji izglītojamajiem jābūt pamata priekšnoteikumiem, lai atšķirtu stimulu iezīmes (t.i., atšķirtu svarīgās iezīmes no nebūtiskām).

Pēc Gaņē (Gagné, 1985) domām, jēdzienu apguve ietver daudzpakāpju secību. Pirmkārt, stimula iezīme tiek parādīta kā jēdziena piemērs kopā ar nepiemēru. Izglītojamais apstiprina spēju veikt diskrimināciju. Nākamajā (vispārināšanas) posmā izglītojamais identificē piemērus un nepiemērus. Treškārt, stimula iezīme, kurai jākļūst par jēdzienu, tiek mainīta un parādīta kopā ar nepiemēriem. Jēdziena apguve tiek pārbaudīta, lūdzot identificēt vairākus klases piemērus, izmantojot stimulus, kas iepriekš nav izmantoti mācībās. Visā procesā pareizās atbildes tiek pastiprinātas, un, cieši saistot vairākus jēdziena piemērus, notiek blakus mācīšanās.

Klausmeiers (Klausmeier, 1990, 1992) izstrādāja un pārbaudīja jēdzienu apguves modeli. Šis modelis postulē četru posmu secību: konkrēts, identitātes, klasifikācijas un formāls. Kompetence katrā līmenī ir nepieciešama, lai sasniegtu nākamo līmeni. Jēdziena apguves process atspoguļo attīstības, neformālās pieredzes un formālās izglītības mijiedarbību.

Konkrētajā līmenī izglītojamie var atpazīt vienumu kā to pašu, ar kuru jau iepriekš saskārušies, ja nemainās konteksts vai telpiskā orientācija, kurā tas sākotnēji tika sastapts. Šis līmenis prasa, lai izglītojamie pievērstu uzmanību vienumam, atšķirtu to no apkārtnes, pamatojoties uz vienu vai vairākām definējošām iezīmēm, attēlotu to ilgtermiņa atmiņā (ITM) kā vizuālu attēlu un izgūtu to no ITM, lai salīdzinātu to ar jaunu attēlu un noteiktu, ka tas ir tas pats vienums. Tādējādi izglītojamais var iemācīties atpazīt vienādmalu trijstūri un atšķirt to no taisnleņķa vai vienādsānu trijstūra.

Identitātes līmeni raksturo vienuma atpazīšana kā tā paša, ar kuru jau iepriekš saskārušies, kad vienums tiek novērots no citas perspektīvas vai citā modalitātē. Šis posms ietver tos pašus procesus, kas konkrētajā līmenī, kā arī vispārināšanas procesu. Tādējādi izglītojamais varēs atpazīt vienādmalu trijstūrus dažādās orientācijās vai pozīcijās lapā.

Klasifikācijas līmenis prasa, lai izglītojamie atpazītu vismaz divus vienumus kā līdzvērtīgus. Ir iesaistīta papildu vispārināšana; vienādmalu trijstūru gadījumā tas ietver mazāka un lielāka vienādmalu trijstūra atpazīšanu kā līdzvērtīgu. Process turpinās, līdz izglītojamais var atpazīt piemērus un nepiemērus; tomēr šajā posmā izglītojamais var nesaprast klasifikācijas pamatu (piemēram, malas garuma un leņķu vienādību). Spēja nosaukt jēdzienu šajā līmenī nav nepieciešama, bet, tāpat kā iepriekšējos posmos, tā var atvieglot jēdzienu apguvi.

Visbeidzot, formālais līmenis prasa, lai izglītojamais identificētu jēdziena piemērus un nepiemērus, nosauktu jēdzienu un tā definējošās iezīmes, sniegtu jēdziena definīciju un norādītu iezīmes, kas atšķir jēdzienu no citiem cieši saistītiem jēdzieniem (t.i., trīs vienādas malas un leņķi). Lai apgūtu šo posmu, izglītojamajam jāīsteno klasifikācijas līmeņa kognitīvie procesi un augstāka līmeņa domāšanas procesi, kas ietver hipotēžu izvirzīšanu, novērtēšanu un secināšanu.

Šim posmu modelim ir instrukcionālas sekas izglītojamajiem dažādos attīstības posmos. Instrukcijas var tikt sadalītas vairākās klasēs, kurās jēdzieni periodiski tiek pārskatīti augstākos sasniegumu līmeņos. Maziem bērniem sākotnēji tiek nodrošināti konkrēti referenti un, attīstoties, viņi spēj darboties abstraktākos kognitīvajos līmeņos. Piemēram, mazi bērni var apgūt jēdzienu “godīgums”, redzot konkrētus piemērus (piemēram, nezagt, atdot kaut ko, kas nav tavs); augot vecākiem, viņi var saprast jēdzienu abstraktākos un sarežģītākos terminos (piemēram, atpazīt godīgu atgriezenisko saiti, ko darbinieka sniegumam sniedz vadītājs; apspriest godīguma priekšrocības).

Tenisons (1980, 1981; Tenisons, Stīvs un Boutvels, 1975) arī izstrādāja konceptu mācīšanas modeli, balstoties uz empīriskiem pētījumiem. Šis modelis ietver šādus soļus (Tenisons un Parks, 1980):

• Noteikt koncepta struktūru, iekļaujot supersistēmas, koordinātu un apakšsistēmas konceptus, un identificēt kritiskās un mainīgās iezīmes (piemēram, iezīmes, kas var pamatoti atšķirties un neietekmēt konceptu).
• Definēt konceptu, izmantojot kritiskās iezīmes, un sagatavot vairākus piemērus ar kritiskām un mainīgām iezīmēm.
• Sakārtot piemērus kopās, pamatojoties uz iezīmēm, un nodrošināt, lai piemēriem būtu līdzīgas mainīgās iezīmes jebkurā kopā, kas satur piemērus no katra koordinātu koncepta.
• Sakārtot un pasniegt kopas atkarībā no piemēru atšķirībām un grūtībām, un sakārtot piemērus jebkurā kopā atbilstoši izglītojamā pašreizējām zināšanām.

Lielāko daļu konceptu var attēlot hierarhijā ar supersistēmas (augstākiem) un apakšsistēmas (zemākiem) konceptiem. Jebkuram dotajam konceptam līdzīgi koncepti var būt aptuveni vienā līmenī hierarhijā; tie ir pazīstami kā koordinātu koncepti. Piemēram, konceptam “mājas kaķis” ir “kaķu dzimta” un “zīdītāji” kā supersistēmas koncepti, dažādas šķirnes (īsspalvainais, Siāmas) kā apakšsistēmas koncepti un citi kaķu dzimtas locekļi (lauva, jaguārs) kā koordinātu koncepti. Konceptam ir kritiskās iezīmes (piemēram, ķepas, zobi) un mainīgās iezīmes (piemēram, spalvas garums, acu krāsa). Kopa ietver koncepta piemērus un ne-piemērus (piemēram, suns, vāvere).

Lai gan koncepts jādefinē ar tā kritiskajām iezīmēm pirms piemēru un ne-piemēru sniegšanas, definīcijas pasniegšana negarantē, ka studenti apgūs konceptu. Piemēriem jāatšķiras plaši mainīgās iezīmēs, un ne-piemēriem jāatšķiras no piemēriem ar nelielu skaitu kritisko iezīmju vienlaikus. Šis pasniegšanas veids neļauj studentiem pārmērīgi vispārināt (klasificēt ne-piemērus kā piemērus) un nepietiekami vispārināt (klasificēt piemērus kā ne-piemērus).

Attiecību norādīšana starp piemēriem ir efektīvs veids, kā veicināt vispārināšanu. Viens no līdzekļiem ir izmantot konceptu (zināšanu) kartes vai diagrammas, kas attēlo idejas kā mezglu-saišu komplektus (Nesbits un Adeskops, 2006). O’Donels u.c. (2002) parādīja, ka mācīšanās tiek atvieglota ar zināšanu kartēm, kur idejas ir savstarpēji saistītas. Nesbits un Adeskops atklāja, ka konceptu kartes uzlaboja studentu zināšanu saglabāšanu.

Optimālais piemēru skaits, kas jāpasniedz, ir atkarīgs no tādiem koncepta raksturlielumiem kā iezīmju skaits un koncepta abstrakcijas pakāpe. Abstraktiem konceptiem parasti ir mazāk taustāmu piemēru nekā konkrētiem konceptiem, un pirmā piemēri var būt grūti uztverami izglītojamajiem. Konceptu apguve ir atkarīga arī no izglītojamā iezīmēm, piemēram, vecuma un iepriekšējām zināšanām (Tenisons un Parks, 1980). Vecāki studenti mācās labāk nekā jaunāki, un studenti ar vairāk atbilstošām zināšanām pārspēj tos, kuriem trūkst šādu zināšanu.

Mācot konceptus, ir noderīgi pasniegt piemērus, kas atšķiras pēc izvēles iezīmēm, bet kuriem ir kopīgas atbilstošās iezīmes, lai pēdējās varētu skaidri norādīt kopā ar neatbilstošiem aspektiem. Mācot konceptu “taisnais trijstūris”, piemēram, izmērs nav būtisks, tāpat arī virziens, kurā tas ir vērsts. Varētu pasniegt dažāda izmēra taisnleņķa trijstūrus, kas norāda dažādos virzienos. Darbības piemēru izmantošana ir efektīva kognitīvā mācību stratēģija (Atkinsons u.c., 2000).

Studentiem ir ne tikai jāiemācās vispārināt taisnleņķa trijstūrus, bet arī jāiemācās atšķirt tos no citiem trijstūriem. Lai veicinātu konceptu diskrimināciju, skolotājiem jāpasniedz negatīvi gadījumi, kas skaidri atšķiras no pozitīviem gadījumiem. Attīstoties studentu prasmēm, viņus var iemācīt veikt smalkākas diskriminācijas. Tabulā “Soļi konceptu vispārināšanai un diskriminācijai” parādītie ieteikumi ir noderīgi, mācot studentiem vispārināt un diskriminēt konceptus.

Šis modelis prasa rūpīgu koncepta taksonomiskās struktūras analīzi. Struktūra ir labi definēta daudziem konceptiem (piemēram, dzīvnieku valsts), bet daudziem citiem, jo īpaši abstraktiem konceptiem, saiknes ar augstāka un zemāka līmeņa konceptiem, kā arī ar koordinātu konceptiem, ir problemātiskas.

Ietekmīgā rakstā Pintrihs, Markss un Boils (1993) apgalvoja, ka konceptuālās izmaiņas ietver arī motivācijas procesus (piemēram, mērķus, cerības, vajadzības), kurus informācijas apstrādes modeļi parasti ir ignorējuši. Šie autori apgalvoja, ka ir nepieciešami četri nosacījumi, lai notiktu konceptuālas izmaiņas. Pirmkārt, ir nepieciešama neapmierinātība ar saviem pašreizējiem priekšstatiem; pārmaiņas ir maz ticamas, ja cilvēki uzskata, ka viņu priekšstati ir precīzi vai noderīgi. Otrkārt, jaunajam priekšstatam jābūt saprotamam – cilvēkiem ir jāsaprot priekšstats, lai to pieņemtu. Treškārt, jaunajam priekšstatam jābūt ticamam – skolēniem jāsaprot, kā tas saskan ar citiem priekšstatiem par to, kā to varētu piemērot. Visbeidzot, viņiem jāuztver jaunais priekšstats kā auglīgs – spējīgs izskaidrot parādības un ierosināt jaunas izpētes vai pielietojuma jomas.

Motivācijas procesi šajā modelī ienāk vairākās vietās. Piemēram, pētījumi liecina, ka studentu mērķi virza viņu uzmanību un pūles, un viņu pašefektivitāte pozitīvi korelē ar motivāciju, efektīvu uzdevumu stratēģiju izmantošanu un prasmju apguvi (Šanks, 1995). Turklāt studenti, kuri uzskata, ka mācīšanās ir noderīga un ka uzdevumu stratēģijas ir efektīvas, demonstrē augstāku motivāciju un mācīšanos (Borkovskis, 1985; Preslijs u.c., 1990; Šanks un Raiss, 1993). Ir pierādīts, ka mērķi, pašefektivitāte un pašvērtējumi par kompetenci veicina mācīšanos un pašregulāciju tādās jomās kā lasīšanas izpratne, rakstīšana, matemātika un lēmumu pieņemšana (Pajares, 1996; Šanks un Pajares, 2009; Šanks un Švarcs, 1993. gads; Vuds un Bandura, 1989; Cimmermans un Bandura, 1994). Atklāšanas scenārijā mēs redzam, ka pāreja uz lielāku problēmu risināšanu faktiski ir uzlabojusi dažu studentu motivāciju mācīties.

Īsāk sakot, literatūra liecina, ka konceptuālās izmaiņas ietver studentu kognīciju un motivācijas uzskatu mijiedarbību (Pintrihs u.c., 1993), kam ir ietekme uz mācīšanu. Skolotājiem, nevis vienkārši sniegt zināšanas, ir jāņem vērā studentu iepriekšējās idejas, plānojot mācību procesu, un jānodrošina, ka mācību process ietver motivāciju mācīties.

Šīs idejas ir ļoti piemērojamas zinātnei. Daudzi zinātnes pedagogi uzskata, ka zināšanas veido skolēni, nevis vienkārši pārraida (Draivers u.c., 1994; Linns un Eilons, 2006). Interesants jautājums ir par to, kā skolēni attīsta zinātniskus maldīgus priekšstatus un vienkāršotus zinātniskos modeļus (Vindšits un Tompsons, 2006). Svarīgs uzdevums ir palīdzēt skolēniem apstrīdēt un labot maldīgus priekšstatus (Sandovals, 1995). Var būt noderīga pieredze, kas rada kognitīvu konfliktu (Maijers, 1999; Sandovals, 1995; Viljamss un Tolmijs, 2000). Tas varētu ietvert studentu iesaistīšanu praktiskās aktivitātēs un darbu ar citiem (piemēram, diskusijās), lai interpretētu savu pieredzi, izmantojot selektīvu jautāšanu (piemēram, “Kāpēc jūs tā domājat?” “Kā jūs to izdomājāt?”). Šī pieeja labi saskan ar Vygotska uzsvaru uz sociālo ietekmi uz zināšanu konstruēšanu.

Nussbaums un Noviks (1982) piedāvāja trīs posmu modeli studentu uzskatu maiņai:

• Atklājiet un saprotiet studentu iepriekšējos priekšstatus.
• Radiet konceptuālu konfliktu ar šiem priekšstatiem.
• Atvieglojiet jaunu vai pārskatītu shēmu izstrādi par aplūkojamām parādībām.

Motivācijas loma ir kritiska. Lai gan zinātnei ir daudz tēmu, kurām vajadzētu būt interesantām, zinātnes studēšana daudziem studentiem nav interesanta. Mācīšanās gūst labumu no praktiskām nodarbībām un saiknēm ar studentu dzīves aspektiem. Piemēram, kustību var saistīt ar futbola bumbu ceļu, elektrību ar DVD atskaņotājiem un ekoloģiju ar kopienas pārstrādes programmām. Intereses palielināšana par tēmām var arī uzlabot studentu mācīšanās kvalitāti (Sandovals, 1995). Tādējādi ilustrāciju un diagrammu izmantošana palīdz studentiem saprast zinātniskus jēdzienus (Karlsons, Čandlers un Svellers, 2003; Hannuss un Hyönä, 1999), lai gan daži studenti, iespējams, ir jāapmāca, kā studēt ilustrācijas kā daļu no teksta apguves.