Acquisizione di Competenze: Processi di Apprendimento Cognitivo

Lo sviluppo della competenza in qualsiasi dominio rappresenta un processo di acquisizione di abilità. Inizieremo esaminando le questioni rilevanti per l'acquisizione di abilità generali e specifiche.

Le abilità possono essere differenziate in base al grado di specificità. Le abilità generali si applicano a un'ampia varietà di discipline; le abilità specifiche sono utili solo in determinati domini. Come discusso nello scenario di apertura, la risoluzione dei problemi e il pensiero critico sono abilità generali perché sono utili nell'acquisizione di una gamma di abilità cognitive, motorie e sociali, mentre la fattorizzazione di polinomi e la risoluzione di problemi con radici quadrate implicano abilità specifiche perché hanno applicazioni matematiche limitate.

L'acquisizione di abilità generali facilita l'apprendimento in molti modi. Bruner (1985) ha notato che compiti come “imparare a giocare a scacchi, imparare a suonare il flauto, imparare la matematica e imparare a leggere le rime sprung nei versi di Gerard Manley Hopkins” (pp. 5–6) sono simili in quanto coinvolgono attenzione, memoria e perseveranza.

Allo stesso tempo, ogni tipo di apprendimento di abilità ha caratteristiche uniche. Bruner (1985) ha sostenuto che le visioni dell'apprendimento non sono inequivocabilmente giuste o sbagliate; piuttosto, possono essere valutate solo alla luce di condizioni quali la natura del compito da apprendere, il tipo di apprendimento da realizzare e le caratteristiche che gli studenti portano alla situazione. Le molte differenze tra i compiti, come imparare a bilanciare le equazioni in chimica e imparare a bilanciarsi su una trave nella ginnastica, richiedono processi diversi per spiegare l'apprendimento.

La specificità del dominio è definita in vari modi. Ceci (1989) ha usato il termine per riferirsi a strutture di conoscenza dichiarativa discrete. Altri ricercatori includono la conoscenza procedurale e considerano la specificità come relativa all'utilità della conoscenza (Perkins & Salomon, 1989). La questione in realtà non è quella di provare o confutare una posizione perché sappiamo che sia le abilità generali che quelle specifiche sono coinvolte nell'apprendimento (Voss, Wiley & Carretero, 1995). Piuttosto, la questione è quella di specificare la misura in cui qualsiasi tipo di apprendimento coinvolge abilità generali e specifiche, quali sono queste abilità e quale corso segue la loro acquisizione.

Pensare alla specificità delle abilità lungo un continuum è preferibile, come hanno spiegato Perkins & Salomon (1989):

La conoscenza generale include strategie ampiamente applicabili per la risoluzione dei problemi, il pensiero inventivo, il processo decisionale, l'apprendimento e una buona gestione mentale, a volte chiamata autocontrollo, autoregolamentazione o metacognizione. Negli scacchi, ad esempio, la conoscenza molto specifica (spesso chiamata conoscenza locale) include le regole del gioco, nonché la tradizione su come gestire innumerevoli situazioni specifiche, come diverse aperture e modi per ottenere lo scaccomatto. Di generalità intermedia sono i concetti strategici, come il controllo del centro, che sono in qualche modo specifici per gli scacchi ma che invitano anche a un'applicazione di vasta portata per analogia. (p. 17)

Possiamo quindi chiederci: cosa conta di più per garantire il successo nell'apprendimento? È necessaria una certa conoscenza locale: non si può diventare abili con le frazioni senza imparare le regole che governano le operazioni con le frazioni (ad es. addizione, sottrazione). Come hanno notato Perkins e Salomon (1989), tuttavia, le domande più importanti sono: dove sono i colli di bottiglia nello sviluppo della padronanza? Si può diventare esperti solo con la conoscenza specifica del dominio? In caso contrario, a che punto le competenze generali diventano importanti?

Ohlsson (1993) ha avanzato un modello di acquisizione di abilità attraverso la pratica che comprende tre sottofunzioni: generare comportamenti rilevanti per il compito, identificare gli errori e correggere gli errori. Questo modello include sia processi generali che specifici per il compito. Man mano che gli studenti si esercitano, monitorano i loro progressi confrontando il loro stato attuale con le loro conoscenze precedenti. Questa è una strategia generale, ma man mano che l'apprendimento avviene, diventa sempre più adattata alle condizioni specifiche del compito. Gli errori sono spesso causati dall'applicazione inappropriata di procedure generali (Ohlsson, 1996), ma la conoscenza specifica del dominio precedente aiuta gli studenti a rilevare gli errori e a identificare le condizioni che li hanno causati. Con la pratica e l'apprendimento, quindi, i metodi generali diventano più specializzati.

La risoluzione dei problemi è utile per l'apprendimento di abilità in molte aree di contenuto, ma le condizioni del compito spesso richiedono abilità specifiche per lo sviluppo della competenza. In molti casi è necessaria una fusione dei due tipi di abilità. La ricerca mostra che gli esperti nella risoluzione dei problemi spesso utilizzano strategie generali quando incontrano problemi sconosciuti e che porre domande metacognitive generali (ad es. “Che cosa sto facendo ora?” “Mi sta portando da qualche parte?”) facilita la risoluzione dei problemi (Perkins & Salomon, 1989). Nonostante questi risultati positivi, i principi generali spesso non si trasferiscono (Pressley et al., 1990; Schunk & Rice, 1993). Il trasferimento richiede la combinazione di strategie generali con fattori come l'istruzione sull'automonitoraggio e la pratica in contesti specifici. L'obiettivo nello scenario di apertura è che una volta che gli studenti imparano le strategie generali, saranno in grado di adattarle a impostazioni specifiche.

In breve, la competenza è in gran parte specifica del dominio (Lajoie, 2003). Richiede una ricca base di conoscenza che includa i fatti, i concetti e i principi del dominio, insieme a strategie di apprendimento che possono essere applicate a diversi domini e che potrebbero dover essere adattate a ciascun dominio. Non ci si aspetterebbe che strategie come la ricerca di aiuto e il monitoraggio dei progressi verso l'obiettivo operino nello stesso modo in domini disparati (ad es. calcolo e salto con l'asta). Allo stesso tempo, Perkins e Salomon (1989) hanno sottolineato che le strategie generali sono utili per affrontare problemi atipici in diversi domini, indipendentemente dal proprio livello generale di competenza nel dominio. Queste scoperte implicano che gli studenti devono avere una buona base nella conoscenza di base dell'area di contenuto (Ohlsson, 1993), così come nelle strategie generali di risoluzione dei problemi e di autoregolamentazione.

Con la crescita delle prospettive cognitive e costruttiviste sull'apprendimento, i ricercatori si sono allontanati dalla visione dell'apprendimento come cambiamenti nelle risposte dovuti a un rinforzo differenziale e si sono interessati alle credenze e ai processi di pensiero degli studenti durante l'apprendimento. Di conseguenza, l'attenzione della ricerca sull'apprendimento si è spostata.

Per studiare l'apprendimento accademico, molti ricercatori hanno utilizzato una metodologia da principiante a esperto con i seguenti passaggi:

• Identificare l'abilità da apprendere.
• Trovare un esperto (cioè uno che esegue bene l'abilità) e un principiante (uno che sa qualcosa sul compito ma lo esegue male).
• Determinare come il principiante può essere portato al livello dell'esperto nel modo più efficiente possibile.

Questa metodologia è intuitivamente plausibile. L'idea di base è che se si vuole capire come diventare più abili in un'area, si deve studiare attentamente qualcuno che esegue bene quell'abilità. In tal modo si può imparare quali conoscenze possiede, quali procedure e strategie sono utili, come gestire le situazioni difficili e come correggere gli errori. Il modello ha molte controparti nel mondo reale e si riflette in apprendistati, formazione sul lavoro e tutoraggio.

Gran parte della conoscenza su come le persone più e meno competenti differiscono in un dominio deriva da ricerche basate in parte sulle ipotesi di questa metodologia (VanLehn, 1996). Rispetto ai principianti, gli esperti hanno una conoscenza del dominio più estesa, una migliore comprensione di ciò che non sanno, dedicano più tempo all'analisi iniziale dei problemi e li risolvono più rapidamente e con maggiore precisione (Lajoie, 2003). La ricerca ha anche identificato le differenze nelle fasi di acquisizione delle competenze. Condurre tale ricerca è laborioso e richiede tempo perché richiede lo studio degli studenti nel tempo, ma produce risultati ricchi.

Allo stesso tempo, questo modello è descrittivo piuttosto che esplicativo: descrive ciò che gli studenti fanno piuttosto che spiegare perché lo fanno. Il modello presuppone anche tacitamente che esista una costellazione fissa di competenze che costituisce l'esperienza in un dato dominio, ma questo non è sempre il caso. Per quanto riguarda l'insegnamento, Sternberg e Horvath (1995) hanno sostenuto che non esiste uno standard unico; piuttosto, gli insegnanti esperti si assomigliano in modo prototipico. Ciò ha senso date le nostre esperienze con i maestri che tipicamente differiscono in diversi modi.

Infine, il modello non suggerisce automaticamente metodi di insegnamento. In quanto tale, può avere un'utilità limitata per l'insegnamento e l'apprendimento in classe. Le spiegazioni per l'apprendimento e i corrispondenti suggerimenti didattici dovrebbero essere saldamente radicati nelle teorie e identificare importanti fattori personali e ambientali. Questi fattori sono enfatizzati in questa e altre lezioni di questo corso.

Un buon punto di partenza per esplorare le differenze tra esperti e principianti è la scienza, poiché molte ricerche in ambiti scientifici hanno confrontato i principianti con gli esperti per identificare le componenti dell'esperienza. I ricercatori hanno anche studiato la costruzione della conoscenza scientifica da parte degli studenti e le teorie implicite e i processi di ragionamento che utilizzano durante la risoluzione dei problemi e l'apprendimento (Linn & Eylon, 2006; Voss et al., 1995; White, 2001; C. Zimmerman, 2000).

Gli esperti in ambiti scientifici differiscono dai principianti per quantità e organizzazione della conoscenza. Gli esperti possiedono più conoscenza specifica del dominio e hanno maggiori probabilità di organizzarla in gerarchie, mentre i principianti spesso dimostrano poca sovrapposizione tra i concetti scientifici.

Chi, Feltovich e Glaser (1981) hanno chiesto a esperti e principianti di ordinare i problemi di un libro di testo di fisica in base a qualsiasi criterio desiderassero. I principianti hanno classificato i problemi in base a caratteristiche superficiali (ad esempio, l'apparato); gli esperti hanno classificato i problemi in base al principio necessario per risolvere il problema. Esperti e principianti differivano anche nelle reti di memoria della conoscenza dichiarativa. “Piano inclinato”, ad esempio, era correlato nella memoria dei principianti con termini descrittivi come “massa”, “attrito” e “lunghezza”. Gli esperti avevano questi descrittori nella loro memoria, ma inoltre avevano memorizzato principi di meccanica (ad esempio, conservazione dell'energia, leggi della forza di Newton). La maggiore conoscenza dei principi da parte degli esperti era organizzata con descrittori subordinati ai principi.

I principianti spesso usano i principi erroneamente per risolvere i problemi. McCloskey e Kaiser (1984) hanno posto la seguente domanda agli studenti universitari:

Un treno sta sfrecciando su un ponte che attraversa una valle. Mentre il treno avanza, un passeggero si sporge da un finestrino e lascia cadere una pietra. Dove atterrerà?

Circa un terzo degli studenti ha affermato che la pietra sarebbe caduta dritta verso il basso. Credevano che un oggetto spinto o lanciato acquisisca una forza, ma che un oggetto trasportato da un veicolo in movimento non acquisisca una forza, quindi cade dritto verso il basso. L'analogia che gli studenti hanno fatto è stata con una persona ferma che lascia cadere un oggetto, che cade dritto verso il basso. La traiettoria di discesa della pietra dal treno in movimento è, tuttavia, parabolica. L'idea che gli oggetti acquisiscano forza è errata perché gli oggetti si muovono nella stessa direzione e alla stessa velocità dei loro trasportatori in movimento. Quando la pietra viene lasciata cadere, continua a muoversi in avanti con il treno finché la forza di gravità non la trascina verso il basso. I principianti hanno generalizzato le loro conoscenze di base e sono giunti a una soluzione errata.

Come discusso più avanti in questa sezione del corso, un'altra differenza tra principianti ed esperti riguarda l'uso di strategie di risoluzione dei problemi (Larkin, McDermott, Simon, & Simon, 1980; White & Tisher, 1986). Di fronte a problemi scientifici, i principianti spesso utilizzano un'analisi mezzi-fini, determinando l'obiettivo del problema e decidendo quali formule potrebbero essere utili per raggiungere tale obiettivo. Lavorano a ritroso e richiamano formule contenenti quantità nella formula di destinazione. Se diventano incerti su come procedere, possono abbandonare il problema o tentare di risolverlo in base alle loro conoscenze attuali.

Gli esperti riconoscono rapidamente il formato del problema, lavorano in avanti verso sotto-obiettivi intermedi e utilizzano tali informazioni per raggiungere l'obiettivo finale. L'esperienza nella risoluzione di problemi scientifici sviluppa la conoscenza dei tipi di problemi. Gli esperti spesso riconoscono automaticamente le caratteristiche familiari del problema ed eseguono le produzioni necessarie. Anche quando sono meno sicuri di come risolvere un problema, gli esperti iniziano con alcune informazioni fornite nel problema e lavorano in avanti verso la soluzione. Si noti che l'ultimo passo che gli esperti compiono è spesso il primo passo dei principianti. Klahr e Simon (1999) hanno sostenuto che il processo di scoperta scientifica è una forma di risoluzione dei problemi e che l'approccio euristico generale è sostanzialmente lo stesso tra i domini.