Osvojování dovedností (Procesy kognitivního učení)

Rozvíjení kompetencí v jakékoli oblasti představuje proces získávání dovedností. Začneme zkoumáním otázek relevantních pro získávání obecných a specifických dovedností.

Dovednosti lze rozlišovat podle stupně specifičnosti. Obecné dovednosti se uplatňují v široké škále oborů; specifické dovednosti jsou užitečné pouze v určitých oblastech. Jak bylo popsáno v úvodní situaci, řešení problémů a kritické myšlení jsou obecné dovednosti, protože jsou užitečné při získávání řady kognitivních, motorických a sociálních dovedností, zatímco rozklad polynomů a řešení problémů s odmocninami zahrnují specifické dovednosti, protože mají omezené matematické aplikace.

Získávání obecných dovedností usnadňuje učení mnoha způsoby. Bruner (1985) poznamenal, že úkoly jako „učit se hrát šachy, učit se hrát na flétnu, učit se matematiku a učit se číst rytmické rýmy ve verších Gerarda Manleyho Hopkinse“ (str. 5–6) jsou podobné v tom, že zahrnují pozornost, paměť a vytrvalost.

Současně má každý typ učení se dovednostem jedinečné rysy. Bruner (1985) tvrdil, že pohledy na učení nejsou jednoznačně správné nebo špatné; spíše je lze hodnotit pouze ve světle takových podmínek, jako je povaha úkolu, který se má naučit, typ učení, který má být dosažen, a charakteristiky, které si studenti do situace přinášejí. Mnohé rozdíly mezi úkoly, jako je učení se vyrovnávat rovnice v chemii a učení se udržet rovnováhu na kladině v gymnastice, vyžadují různé procesy k vysvětlení učení.

Specifičnost domény je definována různými způsoby. Ceci (1989) použil tento termín k označení diskrétních deklarativních znalostních struktur. Jiní výzkumníci zahrnují procedurální znalosti a vnímají specifičnost jako vlastnost užitečnosti znalostí (Perkins & Salomon, 1989). Otázkou ve skutečnosti není dokazování nebo vyvracení jedné pozice, protože víme, že obecné i specifické dovednosti jsou součástí učení (Voss, Wiley & Carretero, 1995). Spíše jde o určení rozsahu, v jakém jakýkoli typ učení zahrnuje obecné a specifické dovednosti, jaké tyto dovednosti jsou a jaký je průběh jejich získávání.

Je vhodnější uvažovat o specifičnosti dovedností jako o kontinuu, jak vysvětlili Perkins & Salomon (1989):

Obecné znalosti zahrnují široce použitelné strategie pro řešení problémů, vynalézavé myšlení, rozhodování, učení a dobré mentální řízení, někdy nazývané autokontrola, autoregulace nebo metakognice. V šachu například velmi specifické znalosti (často nazývané lokální znalosti) zahrnují pravidla hry a také tradici o tom, jak zvládnout nespočet specifických situací, jako jsou různá zahájení a způsoby dosažení matu. Mezi strategické koncepty střední obecnosti patří kontrola centra, která je poněkud specifická pro šachy, ale také vybízí k dalekosáhlé aplikaci analogií. (str. 17)

Můžeme se pak zeptat: Co je nejdůležitější pro zajištění úspěchu v učení? Některé lokální znalosti jsou potřeba – člověk se nemůže stát zběhlým ve zlomcích, aniž by se naučil pravidla upravující operace se zlomky (např. sčítání, odčítání). Jak poznamenali Perkins a Salomon (1989), důležitější otázky však zní: Kde jsou úzká místa v rozvoji mistrovství? Může se člověk stát expertem pouze se znalostmi specifickými pro danou doménu? Pokud ne, v kterém bodě se obecné kompetence stanou důležitými?

Ohlsson (1993) představil model získávání dovedností prostřednictvím praxe, který zahrnuje tři podfunkce: generování chování relevantního pro daný úkol, identifikace chyb a oprava chyb. Tento model zahrnuje obecné i pro daný úkol specifické procesy. Jak se studenti učí, monitorují svůj pokrok porovnáváním svého současného stavu s dřívějšími znalostmi. To je obecná strategie, ale jak dochází k učení, stále více se přizpůsobuje specifickým podmínkám úkolu. Chyby jsou často způsobeny nevhodným použitím obecných postupů (Ohlsson, 1996), ale předchozí znalosti specifické pro danou doménu pomáhají studentům odhalit chyby a identifikovat podmínky, které je způsobily. S praxí a učením se proto obecné metody stávají specializovanějšími.

Řešení problémů je užitečné pro učení se dovednostem v mnoha oblastech obsahu, ale podmínky úkolu často vyžadují specifické dovednosti pro rozvoj odbornosti. V mnoha případech je potřeba sloučení obou typů dovedností. Výzkum ukazuje, že zkušení řešitelé problémů často používají obecné strategie, když se setkají s neznámými problémy, a že kladení obecných metakognitivních otázek (např. „Co teď dělám?“ „Dostanu se s tím někam?“) usnadňuje řešení problémů (Perkins & Salomon, 1989). Navzdory těmto pozitivním výsledkům se obecné principy často nepřenášejí (Pressley et al., 1990; Schunk & Rice, 1993). Přenos vyžaduje kombinaci obecných strategií s faktory, jako je výuka sebe-monitoringu a praxe ve specifických kontextech. Cílem v úvodní situaci je, že jakmile se studenti naučí obecné strategie, budou je moci přizpůsobit specifickým prostředím.

Stručně řečeno, odbornost je z velké části specifická pro danou doménu (Lajoie, 2003). Vyžaduje bohatou znalostní základnu, která zahrnuje fakta, koncepty a principy domény, spojenou s učebními strategiemi, které lze aplikovat na různé domény a které možná bude nutné přizpůsobit každé doméně. Člověk by neočekával, že strategie, jako je vyhledávání pomoci a monitorování postupu k cíli, budou fungovat stejným způsobem v odlišných doménách (např. kalkulus a skok o tyči). Současně Perkins a Salomon (1989) poukázali na to, že obecné strategie jsou užitečné pro zvládání atypických problémů v různých doménách bez ohledu na celkovou úroveň kompetence v dané doméně. Tato zjištění naznačují, že studenti musí mít dobré základy v základních znalostech oblasti obsahu (Ohlsson, 1993), stejně jako v obecných strategiích řešení problémů a autoregulačních strategiích.

S růstem kognitivních a konstruktivistických pohledů na učení se výzkumníci odvrátili od vnímání učení jako změn v reakcích v důsledku rozdílného posilování a začali se zajímat o přesvědčení a myšlenkové procesy studentů během učení. Zaměření výzkumu učení se odpovídajícím způsobem posunulo.

Pro zkoumání akademického učení mnozí výzkumníci používají metodologii od začátečníka k expertovi s následujícími kroky:

• Identifikujte dovednost, kterou se má naučit.
• Najděte experta (tj. toho, kdo danou dovednost dobře ovládá) a začátečníka (toho, kdo o daném úkolu něco ví, ale provádí ho špatně).
• Určete, jak může být začátečník co nejefektivněji posunut na úroveň experta.

Tato metodologie je intuitivně uvěřitelná. Základní myšlenkou je, že pokud chcete porozumět tomu, jak se stát zručnějším v nějaké oblasti, pečlivě studujte někoho, kdo danou dovednost dobře ovládá. Tímto způsobem se můžete dozvědět, jaké znalosti má, jaké postupy a strategie jsou užitečné, jak zvládat obtížné situace a jak napravovat chyby. Model má mnoho reálných protějšků a odráží se v učňovských oborech, školeních na pracovišti a mentoringu.

Velká část poznatků o tom, jak se více a méně kompetentní osoby liší v dané oblasti, pochází z výzkumu založeného částečně na předpokladech této metodologie (VanLehn, 1996). Ve srovnání se začátečníky mají experti rozsáhlejší znalosti v dané oblasti, lépe rozumějí tomu, co nevědí, tráví více času prvotní analýzou problémů a řeší je rychleji a přesněji (Lajoie, 2003). Výzkum také identifikoval rozdíly ve fázích osvojování dovedností. Provádění takového výzkumu je náročné na práci a čas, protože vyžaduje studium učících se osob v průběhu času, ale přináší bohaté výsledky.

Zároveň je tento model spíše popisný než vysvětlující: Popisuje, co se učící se osoby dělají, spíše než vysvětluje, proč to dělají. Model také tacitně předpokládá, že existuje fixní soubor dovedností, které tvoří odbornost v dané oblasti, ale to neplatí vždy. Pokud jde o výuku, Sternberg a Horvath (1995) tvrdili, že neexistuje žádný standard; spíše se zkušení učitelé podobají jeden druhému prototypickým způsobem. To dává smysl vzhledem k našim zkušenostem s mistry učiteli, kteří se typicky v několika ohledech liší.

A konečně, model automaticky nenavrhuje metody výuky. Proto může mít omezenou užitečnost pro výuku a učení ve třídě. Vysvětlení učení a odpovídající návrhy výuky by měly být pevně zakotveny v teoriích a identifikovat důležité osobní a environmentální faktory. Tyto faktory jsou zdůrazněny v této a dalších lekcích v tomto kurzu.

Vhodným místem pro zkoumání rozdílů mezi experty a začátečníky je věda, protože mnoho výzkumů ve vědních oblastech porovnávalo začátečníky s experty, aby identifikovalo složky odbornosti. Výzkumníci také zkoumali konstrukci vědeckých poznatků studenty a implicitní teorie a myšlenkové procesy, které používají během řešení problémů a učení (Linn & Eylon, 2006; Voss et al., 1995; White, 2001; C. Zimmerman, 2000).

Experti ve vědních oblastech se od začátečníků liší množstvím a organizací znalostí. Experti mají více znalostí specifických pro danou oblast a je pravděpodobnější, že je uspořádají do hierarchií, zatímco začátečníci často vykazují malý překryv mezi vědeckými koncepty.

Chi, Feltovich a Glaser (1981) nechali experty a začátečníky řešit problémy z učebnice fyziky na základě libovolných kritérií. Začátečníci klasifikovali problémy na základě povrchních rysů (např. aparatura); experti klasifikovali problémy na základě principu potřebného k vyřešení problému. Experti a začátečníci se také lišili v deklarativních znalostních sítích paměti. Například u začátečníků byla fráze „nakloněná rovina“ spojena v paměti s popisnými termíny jako „hmotnost“, „tření“ a „délka“. Experti měli tyto deskriptory ve své paměti, ale navíc měli uložené principy mechaniky (např. zákon zachování energie, Newtonovy pohybové zákony). Větší znalost principů u expertů byla uspořádána tak, že deskriptory byly podřízeny principům.

Začátečníci často používají principy chybně k řešení problémů. McCloskey a Kaiser (1984) položili studentům vysoké školy následující otázku:

Vlak se řítí po mostě, který překlenuje údolí. Když se vlak pohybuje, cestující se vykloní z okna a upustí kámen. Kam dopadne?

Přibližně jedna třetina studentů uvedla, že kámen spadne přímo dolů. Věřili, že předmět tlačený nebo hozený získá sílu, ale předmět nesený pohybujícím se vozidlem sílu nezíská, takže spadne přímo dolů. Analogii, kterou studenti udělali, byla s osobou, která stojí a upustí předmět, který spadne přímo dolů. Dráha sestupu kamene z jedoucího vlaku je však parabolická. Představa, že předměty získávají sílu, je chybná, protože předměty se pohybují stejným směrem a stejnou rychlostí jako jejich pohybující se nosiče. Když je kámen upuštěn, pokračuje v pohybu vpřed s vlakem, dokud ho gravitační síla nestáhne dolů. Začátečníci zobecnili své základní znalosti a dospěli k chybnému řešení.

Jak bude diskutováno dále v této části kurzu, další rozdíl mezi začátečníky a experty se týká používání strategií řešení problémů (Larkin, McDermott, Simon, & Simon, 1980; White & Tisher, 1986). Když se začátečníci setkají s vědeckými problémy, často používají analýzu prostředků a cílů, určí cíl problému a rozhodnou, které vzorce by mohly být užitečné k dosažení tohoto cíle. Pracují zpětně a vybavují si vzorce obsahující veličiny v cílovém vzorci. Pokud si nejsou jisti, jak pokračovat, mohou problém opustit nebo se jej pokusit vyřešit na základě svých současných znalostí.

Experti rychle rozpoznají formát problému, pracují dopředu směrem k mezilehlým dílčím cílům a používají tyto informace k dosažení konečného cíle. Zkušenosti s řešením vědeckých problémů budují znalosti typů problémů. Experti často automaticky rozpoznají známé rysy problému a provádějí nezbytné postupy. I když si nejsou jisti, jak problém vyřešit, experti začínají s některými informacemi uvedenými v problému a pracují dopředu k řešení. Všimněte si, že poslední krok, který experti udělají, je často prvním krokem začátečníků. Klahr a Simon (1999) tvrdili, že proces vědeckého objevování je formou řešení problémů a že obecný heuristický přístup je napříč oblastmi velmi podobný.