Умовні знання та метакогніції: когнітивні процеси навчання

Проблемою інформаційно-процесуальних теорій є те, що вони переважно описують навчання, а не пояснюють його. Таким чином, ми знаємо, що вхідні дані надходять до робочої пам'яті (РП), повторюються, кодуються, пов'язуються з відповідною інформацією та зберігаються в довготривалій пам'яті (ДТП), але ми можемо запитати, чому відбувається будь-яка з цих дій. Особливо під час навчання—коли обробка не є автоматичною—нам потрібне пояснення, чому система обробляє інформацію. Наприклад, що визначає, скільки повторень відбувається? Як обирається відповідна інформація в ДТП? Як люди дізнаються, які знання потрібні в різних ситуаціях?

Тема метакогніцій стосується цих питань. Метакогніція відноситься до когнітивних процесів вищого порядку. Далі обговорюються умовні знання, після чого подається пояснення того, як метакогнітивні процеси допомагають інтегрувати інформацію.

Декларативні та процедурні знання стосуються знання фактів і процедур, відповідно. Умовні знання – це розуміння того, коли і чому використовувати форми декларативних і процедурних знань (Paris et al., 1983). Володіння необхідними декларативними та процедурними знаннями для виконання завдання не гарантує, що студенти виконають його добре. Студенти, які читають текст із суспільствознавства, можуть знати, що робити, розуміти значення словникових слів (декларативні знання) і знати, як декодувати, швидко переглядати, знаходити головні ідеї та робити висновки (процедурні знання). Коли вони починають читати, вони можуть швидко переглянути розділ. Як наслідок, вони погано виконують тест на розуміння.

Цей тип ситуації є поширеним. У цьому прикладі умовні знання включають знання про те, коли швидкий перегляд є доречним. Можна швидко переглянути газету або веб-сторінку, щоб зрозуміти суть новин, але швидкий перегляд не слід використовувати для розуміння текстового змісту.

Умовні знання допомагають студентам вибирати та використовувати декларативні та процедурні знання для досягнення цілей завдання. Щоб вирішити уважно прочитати розділ, а потім зробити це, студенти повинні вірити, що уважне читання є доречним для поставленого завдання; тобто ця стратегія має функціональну цінність, оскільки вона дозволить їм зрозуміти матеріал.

Учні, які не володіють умовними знаннями про те, коли і чому швидкий перегляд є цінним, використовуватимуть його у невідповідний час. Якщо вони вважають, що це цінно для всіх завдань з читання, вони можуть використовувати його без розбору, якщо не буде вказано інше. Якщо вони вважають, що це не має цінності, вони ніколи не будуть використовувати його, якщо не буде вказано інше.

Умовні знання, ймовірно, представлені в ДТП як положення в мережах і пов'язані з декларативними та процедурними знаннями, до яких вони застосовуються. Умовні знання фактично є формою декларативних знань, оскільки це «знання про те» — наприклад, знання про те, що швидкий перегляд є цінним для розуміння суті уривка, і знання про те, що узагальнення тексту є цінним для отримання більшого розуміння. Умовні знання також включені в процедури: швидкий перегляд є цінним, якщо я можу зрозуміти суть; але якщо я виявляю, що не розумію суті, я повинен відмовитися від швидкого перегляду і читати більш уважно. Три типи знань підсумовано в таблиці «Порівняння типів знань»

Умовні знання є невід'ємною частиною саморегульованого навчання (Schunk & Zimmerman, 1994, 1998). Саморегульоване навчання вимагає, щоб студенти вирішували, яку стратегію навчання використовувати перед початком виконання завдання (Zimmerman, 1994, 2000). Під час виконання завдання студенти оцінюють прогрес завдання (наприклад, рівень розуміння) за допомогою метакогнітивних процесів. Коли виявляються проблеми з розумінням, студенти змінюють свою стратегію на основі умовних знань про те, що може виявитися більш ефективним. Також було висловлено припущення, що комп’ютерні навчальні середовища можуть служити метакогнітивними інструментами для сприяння саморегульованому навчанню студентів (Azevedo, 2005a, 2005b), до чого ми повернемося пізніше.

Метакогніція відноситься до навмисного свідомого контролю когнітивної діяльності (Brown, 1980; Matlin, 2009):

Flavell, 1985, p. 104:

Що таке метакогніція? Її зазвичай визначають широко і досить вільно як будь-які знання або когнітивну діяльність, об'єктом якої є будь-який аспект будь-якого когнітивного підприємства або яка регулює його. . . . Її називають метакогніцією, оскільки її основне значення - це “пізнання про пізнання”. Вважається, що метакогнітивні навички відіграють важливу роль у багатьох видах когнітивної діяльності, включаючи усне спілкування інформації, усне переконання, усне розуміння, розуміння прочитаного, письмо, засвоєння мови, сприйняття, увагу, пам'ять, вирішення проблем, соціальне пізнання та різні форми самонавчання та самоконтролю.

Метакогніція складається з двох пов'язаних наборів навичок. По-перше, потрібно розуміти, які навички, стратегії та ресурси вимагає завдання. До цього кластеру входять визначення основних ідей, повторення інформації, формування асоціацій або образів, використання технік запам'ятовування, організація матеріалу, ведення нотаток або підкреслення, а також використання технік складання тестів. По-друге, потрібно знати, як і коли використовувати ці навички та стратегії, щоб забезпечити успішне виконання завдання. Ці види діяльності з моніторингу включають перевірку рівня розуміння, прогнозування результатів, оцінку ефективності зусиль, планування діяльності, вирішення, як розподілити час, і перегляд або перехід до інших видів діяльності для подолання труднощів (Baker & Brown, 1984). У сукупності метакогнітивні види діяльності відображають стратегічне застосування декларативних, процедурних і умовних знань до завдань (Schraw & Moshman, 1995). Kuhn (1999) стверджував, що метакогнітивні навички є ключем до розвитку критичного мислення.

Метакогнітивні навички розвиваються повільно. Маленькі діти не повністю усвідомлюють, які когнітивні процеси включають різні завдання. Наприклад, вони, як правило, погано розпізнають, що вони думали, а потім згадують, про що вони думали (Flavell, Green, & Flavell, 1995). Вони можуть не розуміти, що неорганізовані уривки важче зрозуміти, ніж організовані, або що уривки, що містять незнайомий матеріал, складніші за ті, що складаються зі знайомого матеріалу (Baker & Brown, 1984). Dermitzaki (2005) виявив, що учні другого класу використовували метакогнітивні стратегії, але їх використання мало корелювало з фактичною саморегуляційною діяльністю дітей. Діяльність з моніторингу частіше використовується старшими дітьми та дорослими, ніж маленькими дітьми; однак старші діти та дорослі не завжди контролюють своє розуміння і часто є поганими суддями того, наскільки добре вони зрозуміли текст (Baker, 1989).

У той же час, маленькі діти когнітивно здатні контролювати свою діяльність над простими завданнями (Kuhn, 1999). Учні частіше контролюють свою діяльність над завданнями середньої складності, на відміну від легких завдань (де моніторинг може бути непотрібним) або над дуже складними завданнями (де можна не знати, що робити, або можна припинити роботу).

Метакогнітивні здібності починають розвиватися приблизно у віці від 5 до 7 років і продовжуються протягом усього часу навчання дітей у школі, хоча в межах будь-якої вікової групи існує велика мінливість (Flavell, 1985; Flavell et al., 1995). Діти дошкільного віку здатні вивчати деякі стратегічні моделі поведінки (Kail & Hagen, 1982), але в результаті навчання в школі діти розвивають усвідомлення того, що вони можуть контролювати те, що вони вивчають, за допомогою стратегій, які вони використовують (Duell, 1986). Flavell і Wellman (1977) висунули гіпотезу про те, що діти формують узагальнення щодо того, як їхні дії впливають на навколишнє середовище; наприклад, вони дізнаються, “що працює” для них для сприяння успішності в школі. Це особливо вірно щодо стратегій запам'ятовування, можливо, тому, що великий успіх у школі залежить від запам'ятовування інформації.

Змінні, пов'язані з учнем

На метакогнітивне усвідомлення впливають змінні, пов'язані з учнями, завданнями та стратегіями (Duell, 1986; Flavell & Wellman, 1977).

Рівень розвитку учнів впливає на їхню метакогніцію (Alexander, Carr, & Schwanenflugel, 1995). Старші діти краще розуміють свої власні здібності та обмеження пам'яті, ніж молодші (Flavell, Friedrichs, & Hoyt, 1970; Flavell et al., 1995). Flavell et al. (1970) представили дітям матеріал і сказали їм вивчати його, поки вони не подумають, що зможуть точно відтворити інформацію. Діти віком від 7 до 10 років були більш точними в оцінці своєї готовності до відтворення, ніж діти віком від 4 до 6 років. Старші діти також краще усвідомлювали, що їхні здібності пам'яті відрізняються в різних контекстах. Діти одного віку демонстрували відмінності в здібностях пам'яті.

Здібності учнів контролювати, наскільки добре вони виконали завдання на запам'ятовування, також різняться. Старші діти більш точно оцінюють, чи відтворили вони всі елементи, які мали відтворити, і чи можуть вони відтворити інформацію. Wellman (1977) представив дітям зображення об'єктів і попросив їх назвати об'єкти. Якщо діти не могли їх назвати, їх запитували, чи впізнають вони назву. У порівнянні з вихованцями дитячих садків, третьокласники точніше передбачали, які назви об'єктів вони зможуть розпізнати.

Змінні, пов'язані з завданням

Знання відносної складності різних форм навчання та відтворення з пам'яті різних типів інформації є частиною метакогнітивного усвідомлення. Хоча вихованці дитячих садків і першокласники вважають, що знайомі або легко названі предмети легше запам'ятати, старші діти краще передбачають, що категоризовані предмети легше відтворити, ніж концептуально не пов'язані предмети (Duell, 1986). Старші діти з більшою ймовірністю вважають, що організовані історії легше запам'ятати, ніж неорганізовані частини інформації. Щодо мети навчання, шестикласники краще знають, ніж другокласники, що учні повинні використовувати різні стратегії читання залежно від того, чи є метою відтворити історію слово в слово, чи своїми словами (Myers & Paris, 1978).

Деякі шкільні завдання не вимагають метакогніції, оскільки їх можна виконувати рутинно. Частина проблеми у вступному сценарії полягає у використанні більшої кількості завдань, які вимагають метакогніції, з відповідним зменшенням навчання низького рівня, яке можна легко виконати.

Змінні, пов'язані зі стратегією

Метакогніція залежить від стратегій, які використовують учні. Діти вже у віці 3 і 4 років можуть використовувати стратегії запам'ятовування для запам'ятовування інформації, але їхня здатність використовувати стратегії покращується з розвитком. Старші діти можуть назвати більше способів, які допомагають їм запам'ятовувати речі. Незалежно від віку, діти частіше думають про зовнішні речі (наприклад, написати записку), ніж про внутрішні (наприклад, подумати про те, щоб щось зробити). Використання учнями стратегій запам'ятовування, таких як повторення та розробка, також покращується з розвитком (Duell, 1986).

Хоча багато учнів здатні використовувати метакогнітивні стратегії, вони можуть не знати, які стратегії допомагають навчанню та відтворенню з довготривалої пам'яті, і вони можуть не використовувати ті, які є корисними (Flavell, 1985; Zimmerman & Martinez-Pons, 1990). Salatas і Flavell (1976) попросили вихованців дитячих садків, третьокласників і студентів коледжу відтворити всі елементи списку, які демонстрували певну властивість (наприклад, були крихкими). Навіть якщо молодші діти часто повідомляли, що проведення ретельного пошуку інформації є важливим (Duell, 1986), лише студенти коледжу спонтанно відтворювали кожен елемент і вирішували, чи демонструє він задану властивість.

Просте створення стратегії не гарантує її використання. Цей дефіцит використання частіше зустрічається у молодших дітей (Justice, Baker-Ward, Gupta, & Jannings, 1997) і, здається, випливає з розуміння дітьми того, як працює стратегія. Старші учні розуміють, що намір використовувати стратегію призводить до використання стратегії, що дає результат. Молодші діти зазвичай мають лише часткове розуміння зв'язків між намірами, діями та результатами. Таке розуміння розвивається у віці від 3 до 6 років (Wellman, 1990).

Змінні, пов'язані з завданням, стратегією та учнем, зазвичай взаємодіють, коли учні займаються метакогнітивною діяльністю. Учні враховують тип і обсяг матеріалу, який потрібно вивчити (завдання), потенційні стратегії, які потрібно використовувати (стратегія), і їхні навички використання різних стратегій (учень). Якщо учні вважають, що ведення нотаток і підкреслення є хорошими стратегіями для визначення основних моментів технічної статті, і якщо вони вважають, що добре підкреслюють, але погано роблять нотатки, вони, ймовірно, вирішать підкреслити. Як зазначили Schraw і Moshman (1995), учні конструюють метакогнітивні теорії, які включають знання та стратегії, які, на їхню думку, будуть ефективними в даній ситуації. Такі метакогнітивні знання є критично важливими для ефективного саморегульованого навчання (Dinsmore, Alexander, & Loughlin, 2008).

Розуміння того, які навички та стратегії допомагають нам вчитися та запам'ятовувати інформацію, є необхідним, але недостатнім для підвищення наших досягнень. Навіть студенти, які знають, що допомагає їм вчитися, не завжди залучаються до метакогнітивної діяльності з різних причин. У деяких випадках метакогніція може бути непотрібною, оскільки матеріал легко засвоюється. Учні також можуть не бажати докладати зусиль для використання метакогнітивних видів діяльності. Останні самі по собі є завданнями; вони вимагають часу та зусиль. Учні можуть не повністю розуміти, що метакогнітивні стратегії покращують їхні результати, або вони можуть вважати, що це так, але інші фактори, такі як витрачений час або докладені зусилля, є важливішими для навчання (Borkowski & Cavanaugh, 1979; Flavell & Wellman, 1977; Schunk & Rice, 1993).

Метакогнітивна діяльність покращує досягнення, але той факт, що студенти часто не використовують їх, ставить перед освітянами дилему. Студентів потрібно навчати переліку видів діяльності, починаючи від тих, що застосовуються до навчання в цілому (наприклад, визначення мети навчання), до тих, що застосовуються до конкретних ситуацій (наприклад, підкреслення важливих моментів у тексті), і їх потрібно заохочувати використовувати їх у різних контекстах (Belmont, 1989). Хоча компонент «що» навчання є важливим, так само важливими є «коли», «де» і «чому» використання стратегії. Навчання «що» без останнього лише заплутає студентів і може виявитися деморалізуючим; студенти, які знають, що робити, але не знають, коли, де і чому це робити, можуть мати низьку самоефективність для успішного виконання.

Учням часто потрібно навчати базовим декларативним або процедурним знанням разом з метакогнітивними навичками (Duell, 1986). Студенти повинні контролювати своє розуміння основних ідей, але моніторинг є безглуздим, якщо вони не розуміють, що таке основна ідея або як її знайти. Студентів потрібно заохочувати до використання метакогнітивних стратегій — це один із наслідків обговорення в середній школі Ніковського — і надавати можливості застосовувати те, що вони дізналися, за межами навчального контексту. Студентам також потрібен зворотний зв'язок про те, наскільки добре вони застосовують стратегію і як використання стратегії покращує їхню продуктивність (Schunk & Rice, 1993; Schunk & Swartz, 1993a). Небезпека навчання метакогнітивної стратегії лише у зв'язку з одним завданням полягає в тому, що студенти розглядатимуть стратегію як таку, що застосовується лише до цього завдання або до дуже схожих завдань, що не сприяє переносу. Бажано використовувати кілька завдань для навчання стратегіям (Borkowski, 1985; Borkowski & Cavanaugh, 1979).

Метакогніція є важливою для читання, оскільки вона залучена до розуміння та моніторингу цілей і стратегій читання (Paris, Wixson, & Palincsar, 1986). Читачі-початківці часто не розуміють умовностей друкованого матеріалу: в англійській мові слова читаються зліва направо та зверху вниз. Читачі-початківці та слабші читачі зазвичай не контролюють своє розуміння та не коригують свої стратегії відповідно (Baker & Brown, 1984). Досвідченіші та кваліфікованіші читачі краще моніторять розуміння, ніж молодші та менш кваліфіковані читачі, відповідно (Alexander et al., 1995; Paris et al., 1986).

Метакогніція залучена, коли учні ставлять цілі, оцінюють прогрес у досягненні цілей і вносять необхідні корективи (McNeil, 1987). Кваліфіковані читачі не підходять до всіх завдань з читання однаково. Вони визначають свою мету: знайти основні ідеї, читати для отримання деталей, переглядати, зрозуміти суть тощо. Потім вони використовують стратегію, яка, на їхню думку, допоможе досягти мети. Коли навички читання високо розвинені, ці процеси можуть відбуватися автоматично.

Під час читання кваліфіковані читачі перевіряють свій прогрес. Якщо їхня мета — знайти важливі ідеї, і якщо після прочитання кількох сторінок вони не знайшли жодної важливої ідеї, вони, швидше за все, перечитають ці сторінки. Якщо вони зустрічають слово, якого не розуміють, вони намагаються визначити його значення з контексту або звертаються до словника, а не продовжують читати.

Еволюційні дані свідчать про тенденцію до більшого визнання та виправлення недоліків розуміння (Alexander et al., 1995; Byrnes, 1996). Молодші діти рідше визнають невдачі розуміння, ніж старші. Молодші діти, які добре розуміють, можуть визнати проблему, але можуть не використовувати стратегію для її вирішення (наприклад, перечитування). Старші діти, які добре розуміють, розпізнають проблеми та використовують стратегії виправлення.

Діти розвивають метакогнітивні здібності через взаємодію з батьками та вчителями (Langer & Applebee, 1986). Дорослі допомагають дітям вирішувати проблеми, направляючи їх через етапи вирішення, нагадуючи їм про їхню мету та допомагаючи їм спланувати, як досягти їхньої мети. Ефективна процедура навчання включає інформування дітей про мету, ознайомлення їх з інформацією, що стосується завдання, створення ситуації, сприятливої для вирішення проблем, і нагадування їм про прогрес у досягненні їхньої мети.

Програми навчання стратегіям, як правило, успішно допомагають студентам вивчати стратегії та підтримувати їх використання з часом (Pressley & Harris, 2006). Brown та її колеги пропагували стратегічне навчання, що включає практику використання навичок, інструкції щодо того, як контролювати результати своїх зусиль, і відгуки про те, коли і де стратегія може бути корисною (Brown, 1980; Brown, Palincsar, & Armbruster, 1984).

Palincsar і Brown (1984) ідентифікували семикласників з поганими навичками розуміння. Вони навчали студентів самостійно спрямованому узагальненню (перегляд), опитуванню, уточненню та прогнозуванню. Узагальнення включало в себе констатацію того, що сталося в тексті, а також служило самоперевіркою змісту. Опитування було спрямоване на визначення того, яке основне питання про цей матеріал може поставити вчитель або тест. Уточнення використовувалося, коли частини тексту були незрозумілими, і студенти не могли адекватно узагальнити. Прогнозування використовувалося, коли текстові підказки сигналізували про майбутню інформацію.

Дослідники навчали цим видам діяльності як частині інтерактивного діалогу між учителем і учнем, відомого як взаємне навчання. Під час уроків дорослий учитель зустрічався з двома учнями. Спочатку вчитель моделював діяльність. Учитель і учні мовчки читали уривок, після чого вчитель ставив питання, яке міг би поставити вчитель або тест, узагальнював зміст, прояснював проблемні моменти та прогнозував майбутній зміст. Після змодельованої демонстрації вчителя, вчитель і учні по черзі ставали вчителем. Спочатку студентам було важко взяти на себе роль вчителя; вчителю часто доводилося конструювати перефрази та запитання для студентів. Зрештою, студенти стали більш здатними дотримуватися процедури та реалізовувати чотири види діяльності.

Порівняно з умовою, коли студенти отримували інструкції щодо пошуку інформації в тексті, взаємне навчання призвело до більшого покращення розуміння, кращого збереження з часом і кращого узагальнення до тестів на розуміння в класі. Студенти, які пройшли взаємне навчання, також показали більші покращення в якості резюме та поставлених питань. Результати підтримки та узагальнення є важливими, оскільки зміни, викликані програмами навчання стратегіям, можуть не зберегтися або не узагальнитися на інші завдання (Phye, 2001).

Діалог щодо наступного тексту відбувся між учителем (T) та учнем (S) на початку програми навчання (Palincsar & Brown, 1984).

Скелет змії та частини її тіла дуже гнучкі — щось на зразок гумового шланга з кістками. Хребет змії може мати до 300 хребців, що майже в 10 разів більше, ніж у людини. Ці хребці з'єднані пухкими та гумовими тканинами, які забезпечують легкий рух. Завдяки такій гнучкій, круткій конструкції хребта змія може повернути своє тіло майже в будь-якому напрямку майже в будь-якій точці.

Останнє твердження вчителя є змодельованою демонстрацією узагальнення.

Існують інші програми читання, які включають навчання стратегіям і навчають студентів саморегулюванню. Наприклад, програма розвитку саморегульованої стратегії поєднує навчання стратегії з навчанням саморегулюванню (наприклад, самоконтроль, самоінструкції, постановка цілей, самопідкріплення; Graham & Harris, 2003; Mason, 2004). Ця програма виявилася ефективною для дітей з вадами навчання та проблемами з читанням.

Концептуально-орієнтоване навчання читанню (CORI) включає навчання когнітивним стратегіям щодо стратегій активізації фонових знань, опитування, пошуку інформації, узагальнення, графічної організації та ідентифікації структури історії (Guthrie et al., 2004; Guthrie, Wigfield, & Perencevich, 2004). CORI показало свою ефективність у підвищенні розуміння прочитаного студентами.

Мотивація відіграє вирішальну роль у розумінні прочитаного (Schunk, 1995). Guthrie, Wigfield і VonSecker (2000) інтегрували навчання стратегії читання з науковим змістом і виявили значні переваги для мотивації студентів порівняно з традиційним навчанням, що підкреслює охоплення матеріалу. Інтерес студентів, імовірно, зростав завдяки реальному використанню ефективних стратегій читання. Програма CORI також включає мотиваційні практики, такі як постановка цілей і надання студентам вибору. Порівняно з навчанням лише стратегії, Guthrie et al. (2004) виявили, що CORI призводить до більших переваг у розумінні, мотивації та використанні стратегій.

Інші дослідження показують, що мотиваційні фактори впливають на результати читання. Meece і Miller (2001) виявили, що цілі оволодіння завданням передбачають використання студентами стратегій навчання під час навчання читанню. Переглянувши велику кількість досліджень, Blok, Oostdam, Otter і Overmaat (2002) дійшли висновку, що комп'ютерне навчання було ефективним у навчанні читанню для початківців. Цілком можливо, що мотиваційні переваги комп'ютерів можуть допомогти в розвитку навичок читання на ранніх етапах. Morgan і Fuchs (2007) вивчили 15 досліджень і виявили позитивну кореляцію між навичками читання та мотивацією дітей, а також отримали докази того, що навички та мотивація можуть впливати один на одного.

Швидкий приплив студентів, для яких англійська мова не є рідною, у школи США зумовив розширення програм для тих, хто вивчає англійську мову. Для навчання англійської мови студентів часто розміщують у програмах занурення або другої мови. У програмах занурення студенти вивчають англійську мову в англомовній аудиторії з формальною чи неформальною підтримкою, коли у них виникають труднощі. У програмах другої мови студенти отримують інструкції з читання та, можливо, інших предметів рідними мовами. Студенти часто переходять до навчання англійською мовою приблизно в 2 або 3 класі. Slavin і Cheung (2005) порівняли занурення з програмами другої мови та виявили перевагу програм другої мови щодо компетенцій студентів у читанні; однак кількість досліджень у їхньому огляді була невеликою, і потрібні довготривалі дослідження для визначення довгострокових ефектів.