Nabywanie Umiejętności (Procesy Poznawcze Uczenia Się)

Rozwijanie kompetencji w dowolnej dziedzinie stanowi proces nabywania umiejętności. Rozpoczniemy od zbadania kwestii związanych z nabywaniem umiejętności ogólnych i specyficznych.

Umiejętności można różnicować ze względu na stopień specyficzności. Umiejętności ogólne mają zastosowanie w szerokim zakresie dyscyplin; umiejętności specyficzne są przydatne tylko w określonych dziedzinach. Jak omówiono w scenariuszu otwierającym, rozwiązywanie problemów i krytyczne myślenie to umiejętności ogólne, ponieważ są one przydatne w nabywaniu szeregu umiejętności poznawczych, motorycznych i społecznych, podczas gdy rozkładanie wielomianów na czynniki i rozwiązywanie zadań z pierwiastkami kwadratowymi obejmuje umiejętności specyficzne, ponieważ mają one ograniczone zastosowania matematyczne.

Nabywanie umiejętności ogólnych ułatwia uczenie się na wiele sposobów. Bruner (1985) zauważył, że zadania takie jak „nauka gry w szachy, nauka gry na flecie, nauka matematyki i nauka czytania rytmicznych rymów w wierszach Gerarda Manleya Hopkinsa” (str. 5–6) są podobne, ponieważ angażują uwagę, pamięć i wytrwałość.

Jednocześnie każdy rodzaj uczenia się umiejętności ma unikalne cechy. Bruner (1985) utrzymywał, że poglądy na uczenie się nie są jednoznacznie słuszne lub błędne; raczej można je oceniać tylko w świetle takich warunków, jak charakter zadania do nauczenia, rodzaj uczenia się, które ma zostać osiągnięte, oraz cechy, które uczniowie wnoszą do sytuacji. Wiele różnic między zadaniami, takimi jak nauka bilansowania równań w chemii i nauka utrzymywania równowagi na belce w gimnastyce, wymaga różnych procesów, aby wyjaśnić uczenie się.

Specyficzność dziedziny jest definiowana na różne sposoby. Ceci (1989) użył tego terminu, aby odnieść się do dyskretnych struktur wiedzy deklaratywnej. Inni badacze uwzględniają wiedzę proceduralną i postrzegają specyficzność jako odnoszącą się do użyteczności wiedzy (Perkins & Salomon, 1989). Kwestia tak naprawdę nie polega na udowadnianiu lub obalaniu jednego stanowiska, ponieważ wiemy, że zarówno umiejętności ogólne, jak i specyficzne są zaangażowane w uczenie się (Voss, Wiley, & Carretero, 1995). Raczej kwestia polega na określeniu, w jakim stopniu jakikolwiek rodzaj uczenia się obejmuje umiejętności ogólne i specyficzne, jakie to są umiejętności i jaki jest ich przebieg nabywania.

Myślenie o specyficzności umiejętności wzdłuż kontinuum jest preferowane, jak wyjaśnili Perkins & Salomon (1989):

Wiedza ogólna obejmuje szeroko stosowane strategie rozwiązywania problemów, twórczego myślenia, podejmowania decyzji, uczenia się i dobrego zarządzania umysłem, czasami nazywanego autokontrolą, autoregulacją lub metacognicją. W szachach, na przykład, bardzo specyficzna wiedza (często nazywana wiedzą lokalną) obejmuje zasady gry, a także wiedzę o tym, jak radzić sobie z niezliczoną ilością konkretnych sytuacji, takich jak różne otwarcia i sposoby osiągnięcia mata. Pośredniej ogólności są koncepcje strategiczne, takie jak kontrola centrum, które są nieco specyficzne dla szachów, ale które również zachęcają do dalekosiężnego zastosowania przez analogię. (str. 17)

Możemy zatem zapytać: Co liczy się najbardziej dla zapewnienia sukcesu w uczeniu się? Potrzebna jest pewna wiedza lokalna – nie można stać się biegłym w ułamkach bez poznania zasad rządzących operacjami na ułamkach (np. dodawanie, odejmowanie). Jak zauważyli Perkins i Salomon (1989), ważniejsze pytania to jednak: Gdzie są wąskie gardła w rozwijaniu mistrzostwa? Czy można stać się ekspertem tylko z wiedzą specyficzną dla dziedziny? Jeśli nie, to w którym momencie kompetencje ogólne stają się ważne?

Ohlsson (1993) zaproponował model nabywania umiejętności poprzez ćwiczenia, który obejmuje trzy subfunkcje: generowanie zachowań istotnych dla zadania, identyfikowanie błędów i korygowanie błędów. Model ten obejmuje zarówno procesy ogólne, jak i specyficzne dla zadania. W miarę jak uczniowie ćwiczą, monitorują swoje postępy, porównując swój obecny stan z wcześniejszą wiedzą. Jest to strategia ogólna, ale w miarę postępów w uczeniu się staje się ona coraz bardziej dostosowana do specyficznych warunków zadania. Błędy często są spowodowane niewłaściwym stosowaniem ogólnych procedur (Ohlsson, 1996), ale wcześniejsza wiedza specyficzna dla dziedziny pomaga uczniom wykrywać błędy i identyfikować warunki, które je spowodowały. Wraz z ćwiczeniami i uczeniem się metody ogólne stają się zatem bardziej wyspecjalizowane.

Rozwiązywanie problemów jest przydatne do uczenia się umiejętności w wielu obszarach treści, ale warunki zadania często wymagają specyficznych umiejętności do rozwoju wiedzy eksperckiej. W wielu przypadkach potrzebne jest połączenie tych dwóch rodzajów umiejętności. Badania pokazują, że eksperci w rozwiązywaniu problemów często używają strategii ogólnych, gdy napotykają nieznane problemy, i że zadawanie ogólnych pytań metacognitywnych (np. „Co teraz robię?” „Czy to mnie gdzieś prowadzi?”) ułatwia rozwiązywanie problemów (Perkins & Salomon, 1989). Pomimo tych pozytywnych wyników zasady ogólne często nie są przenoszone (Pressley i in., 1990; Schunk & Rice, 1993). Transfer wymaga połączenia strategii ogólnych z czynnikami takimi jak instrukcje dotyczące samokontroli i ćwiczenia w określonych kontekstach. Celem w scenariuszu otwierającym jest to, że gdy uczniowie nauczą się strategii ogólnych, będą mogli dostosować je do określonych ustawień.

Krótko mówiąc, wiedza ekspercka jest w dużej mierze specyficzna dla dziedziny (Lajoie, 2003). Wymaga ona bogatej bazy wiedzy, która obejmuje fakty, koncepcje i zasady dziedziny, w połączeniu ze strategiami uczenia się, które można zastosować do różnych dziedzin i które mogą wymagać dostosowania do każdej dziedziny. Nie można oczekiwać, że strategie takie jak szukanie pomocy i monitorowanie postępów w realizacji celu będą działać w ten sam sposób w różnych dziedzinach (np. rachunek różniczkowy i skok o tyczce). Jednocześnie Perkins i Salomon (1989) zwrócili uwagę, że strategie ogólne są przydatne do radzenia sobie z nietypowymi problemami w różnych dziedzinach, niezależnie od ogólnego poziomu kompetencji w danej dziedzinie. Te ustalenia sugerują, że uczniowie muszą być dobrze ugruntowani w podstawowej wiedzy z zakresu treści (Ohlsson, 1993), a także w ogólnych strategiach rozwiązywania problemów i samoregulacji.

Wraz z rozwojem kognitywnych i konstruktywistycznych poglądów na uczenie się, badacze odeszli od postrzegania uczenia się jako zmian w reakcjach spowodowanych różnicowym wzmocnieniem i zaczęli interesować się przekonaniami i procesami myślowymi uczniów podczas uczenia się. Zgodnie z tym przesunęło się również centrum zainteresowania badań nad uczeniem się.

Aby zbadać uczenie się w środowisku akademickim, wielu badaczy zastosowało metodologię od nowicjusza do eksperta, obejmującą następujące kroki:

• Zidentyfikuj umiejętność, której należy się nauczyć.
• Znajdź eksperta (tj. osobę, która dobrze wykonuje daną umiejętność) i nowicjusza (osobę, która coś wie o zadaniu, ale wykonuje je słabo).
• Określ, jak można przenieść nowicjusza na poziom eksperta tak efektywnie, jak to możliwe.

Ta metodologia jest intuicyjnie wiarygodna. Podstawowa idea polega na tym, że jeśli chcesz zrozumieć, jak stać się bardziej biegłym w jakiejś dziedzinie, dokładnie przestudiuj kogoś, kto dobrze wykonuje daną umiejętność. W ten sposób możesz dowiedzieć się, jaką wiedzę posiada ta osoba, jakie procedury i strategie są przydatne, jak radzić sobie w trudnych sytuacjach i jak korygować błędy. Model ten ma wiele realnych odpowiedników i znajduje odzwierciedlenie w praktykach zawodowych, szkoleniach w miejscu pracy i mentoringu.

Znaczna część wiedzy na temat tego, jak osoby bardziej i mniej kompetentne różnią się w danej dziedzinie, pochodzi z badań opartych częściowo na założeniach tej metodologii (VanLehn, 1996). W porównaniu z nowicjuszami, eksperci posiadają bardziej rozległą wiedzę w danej dziedzinie, lepiej rozumieją, czego nie wiedzą, poświęcają więcej czasu na wstępną analizę problemów i rozwiązują je szybciej i dokładniej (Lajoie, 2003). Badania zidentyfikowały również różnice w etapach nabywania umiejętności. Prowadzenie takich badań jest pracochłonne i czasochłonne, ponieważ wymaga studiowania uczących się przez dłuższy czas, ale przynosi bogate rezultaty.

Jednocześnie model ten jest raczej opisowy niż wyjaśniający: opisuje, co robią uczący się, a nie wyjaśnia, dlaczego to robią. Model ten zakłada również milcząco, że istnieje stała konstelacja umiejętności, która stanowi wiedzę ekspercką w danej dziedzinie, ale nie zawsze tak jest. W odniesieniu do nauczania, Sternberg i Horvath (1995) argumentowali, że nie istnieje jeden standard; raczej, nauczyciele eksperci przypominają się nawzajem w sposób prototypowy. Ma to sens, biorąc pod uwagę nasze doświadczenia z mistrzami nauczycielskimi, którzy zazwyczaj różnią się pod kilkoma względami.

Wreszcie, model ten nie sugeruje automatycznie metod nauczania. W związku z tym może mieć ograniczone zastosowanie w nauczaniu i uczeniu się w klasie. Wyjaśnienia dotyczące uczenia się i odpowiadające im sugestie dotyczące nauczania powinny być mocno zakorzenione w teoriach i identyfikować ważne czynniki osobiste i środowiskowe. Czynniki te są podkreślane w tej i innych lekcjach w tym kursie.

Dobrym miejscem do zbadania różnic między ekspertami a nowicjuszami jest nauka, ponieważ wiele badań w dziedzinach naukowych porównywało nowicjuszy z ekspertami, aby zidentyfikować składniki wiedzy eksperckiej. Badacze badali również konstruowanie wiedzy naukowej przez studentów oraz ukryte teorie i procesy rozumowania, których używają podczas rozwiązywania problemów i uczenia się (Linn & Eylon, 2006; Voss et al., 1995; White, 2001; C. Zimmerman, 2000).

Eksperci w dziedzinach naukowych różnią się od nowicjuszy ilością i organizacją wiedzy. Eksperci posiadają więcej wiedzy specyficznej dla danej dziedziny i częściej organizują ją w hierarchie, podczas gdy nowicjusze często wykazują niewielkie nakładanie się koncepcji naukowych.

Chi, Feltovich i Glaser (1981) poprosili ekspertów i nowicjuszy rozwiązujących problemy o posortowanie problemów z podręcznika fizyki na dowolnej podstawie. Nowicjusze klasyfikowali problemy na podstawie powierzchownych cech (np. aparatury); eksperci klasyfikowali problemy na podstawie zasady potrzebnej do rozwiązania problemu. Eksperci i nowicjusze różnili się również w deklaratywnych sieciach pamięci wiedzy. Na przykład, termin „równia pochyła” był powiązany w pamięci nowicjuszy z terminami opisowymi, takimi jak „masa”, „tarcie” i „długość”. Eksperci mieli te deskryptory w swojej pamięci, ale dodatkowo przechowywali zasady mechaniki (np. zasadę zachowania energii, prawa sił Newtona). Większa wiedza ekspertów na temat zasad była zorganizowana z deskryptorami podporządkowanymi zasadom.

Nowicjusze często używają zasad błędnie do rozwiązywania problemów. McCloskey i Kaiser (1984) zadali studentom następujące pytanie:

Pociąg pędzi po moście, który rozciąga się nad doliną. Podczas jazdy pociągu pasażer wychyla się przez okno i upuszcza kamień. Gdzie on spadnie?

Około jedna trzecia studentów stwierdziła, że kamień spadnie prosto w dół. Uważali, że przedmiot popychany lub rzucany nabiera siły, ale przedmiot przenoszony przez poruszający się pojazd nie nabiera siły, więc spada prosto w dół. Analogią, którą studenci zrobili, była osoba stojąca nieruchomo, która upuszcza przedmiot, który spada prosto w dół. Ścieżka opadania kamienia z jadącego pociągu jest jednak paraboliczna. Idea, że przedmioty nabierają siły, jest błędna, ponieważ przedmioty poruszają się w tym samym kierunku i z tą samą prędkością, co ich ruchome nośniki. Kiedy kamień zostanie upuszczony, nadal porusza się do przodu z pociągiem, dopóki siła grawitacji nie pociągnie go w dół. Nowicjusze uogólnili swoją podstawową wiedzę i doszli do błędnego rozwiązania.

Jak omówiono w dalszej części tej sekcji kursu, kolejna różnica między nowicjuszami a ekspertami dotyczy stosowania strategii rozwiązywania problemów (Larkin, McDermott, Simon, & Simon, 1980; White & Tisher, 1986). W obliczu problemów naukowych nowicjusze często stosują analizę środków i celów, określając cel problemu i decydując, które formuły mogą być przydatne do osiągnięcia tego celu. Pracują wstecz i przypominają sobie formuły zawierające wielkości w docelowej formule. Jeśli nie są pewni, jak postępować, mogą porzucić problem lub spróbować rozwiązać go na podstawie swojej aktualnej wiedzy.

Eksperci szybko rozpoznają format problemu, pracują naprzód w kierunku pośrednich podcelów i wykorzystują te informacje do osiągnięcia ostatecznego celu. Doświadczenie w rozwiązywaniu problemów naukowych buduje wiedzę na temat typów problemów. Eksperci często automatycznie rozpoznają znane cechy problemu i wykonują niezbędne czynności. Nawet jeśli są mniej pewni, jak rozwiązać problem, eksperci zaczynają od pewnych informacji podanych w problemie i pracują naprzód w kierunku rozwiązania. Zauważ, że ostatni krok, który podejmują eksperci, jest często pierwszym krokiem nowicjuszy. Klahr i Simon (1999) twierdzili, że proces odkrywania naukowego jest formą rozwiązywania problemów i że ogólne podejście heurystyczne jest w dużej mierze takie samo w różnych dziedzinach.