Набуття навичок (Когнітивні процеси навчання)

Розвиток компетентності в будь-якій галузі являє собою процес набуття навичок. Ми почнемо з розгляду питань, що стосуються набуття загальних та специфічних навичок.

Навички можна розрізняти за ступенем специфічності. Загальні навички застосовуються до широкого спектру дисциплін; специфічні навички корисні лише в певних областях. Як обговорювалося у вступному сценарії, розв'язання проблем і критичне мислення є загальними навичками, оскільки вони корисні для набуття ряду когнітивних, моторних і соціальних навичок, тоді як розкладання поліномів на множники і розв'язання задач на квадратний корінь включають специфічні навички, оскільки вони мають обмежене математичне застосування.

Набуття загальних навичок сприяє навчанню багатьма способами. Брунер (1985) зазначив, що такі завдання, як «навчитися грати в шахи, навчитися грати на флейті, вивчати математику і навчитися читати ритмічні рими у віршах Джерарда Менлі Гопкінса» (стор. 5–6), є подібними в тому, що вони включають увагу, пам'ять і наполегливість.

Водночас кожен вид навчання навичок має унікальні особливості. Брунер (1985) стверджував, що погляди на навчання не є однозначно правильними чи неправильними; скоріше, їх можна оцінювати лише у світлі таких умов, як характер завдання, яке потрібно вивчити, тип навчання, яке необхідно здійснити, і характеристики, які учні приносять у ситуацію. Численні відмінності між завданнями, такими як навчання балансуванню рівнянь у хімії та навчання балансуванню на колоді в гімнастиці, вимагають різних процесів для пояснення навчання.

Специфічність домену визначається різними способами. Сесі (1989) використовував цей термін для позначення дискретних декларативних знань. Інші дослідники включають процедурні знання і розглядають специфічність як таку, що стосується корисності знань (Перкінс і Саломон, 1989). Питання насправді не в тому, щоб довести або спростувати одну позицію, оскільки ми знаємо, що як загальні, так і специфічні навички залучені до навчання (Восс, Вілі та Карретеро, 1995). Швидше, питання полягає в тому, щоб визначити, якою мірою будь-який тип навчання включає загальні та специфічні навички, якими є ці навички і якому курсу слідує їх набуття.

Думати про специфічність навичок як про континуум є кращим, як пояснили Перкінс і Саломон (1989):

Загальні знання включають широко застосовні стратегії для розв'язання проблем, винахідницького мислення, прийняття рішень, навчання та ефективного управління розумовою діяльністю, яке іноді називають самоконтролем, саморегуляцією або метапізнанням. У шахах, наприклад, дуже специфічні знання (які часто називають локальними знаннями) включають правила гри, а також знання про те, як діяти в незліченних конкретних ситуаціях, таких як різні дебюти і способи досягнення мату. Проміжною за узагальненістю є стратегічні концепції, такі як контроль центру, які є дещо специфічними для шахів, але також пропонують далекосяжне застосування за аналогією. (стор. 17)

Тоді ми можемо запитати: Що найважливіше для забезпечення успіху в навчанні? Певні локальні знання необхідні — неможливо стати кваліфікованим у дробах, не вивчивши правила, що регулюють операції з дробами (наприклад, додавання, віднімання). Однак, як зазначили Перкінс і Саломон (1989), більш важливими є питання: Де знаходяться вузькі місця в розвитку майстерності? Чи можна стати експертом лише з вузькоспеціалізованими знаннями? Якщо ні, то в який момент загальні компетенції стають важливими?

Олссон (1993) запропонував модель набуття навичок через практику, яка складається з трьох підфункцій: генерувати релевантну завданням поведінку, виявляти помилки та виправляти помилки. Ця модель включає як загальні, так і специфічні для завдання процеси. У міру того, як учні практикують, вони контролюють свій прогрес, порівнюючи свій поточний стан зі своїми попередніми знаннями. Це загальна стратегія, але в міру навчання вона стає все більш адаптованою до конкретних умов завдання. Помилки часто викликані неналежним застосуванням загальних процедур (Олссон, 1996), але попередні знання в конкретній області допомагають учням виявляти помилки та визначати умови, які їх спричинили. Таким чином, з практикою та навчанням загальні методи стають більш спеціалізованими.

Розв'язання проблем корисне для навчання навичкам у багатьох предметних областях, але умови завдання часто вимагають специфічних навичок для розвитку експертизи. У багатьох випадках необхідне злиття двох типів навичок. Дослідження показують, що досвідчені розв'язувачі проблем часто використовують загальні стратегії, коли стикаються з незнайомими проблемами, і що постановка загальних метакогнітивних питань (наприклад, «Що я зараз роблю?» «Чи це мене кудись приводить?») полегшує розв'язання проблем (Перкінс і Саломон, 1989). Незважаючи на ці позитивні результати, загальні принципи часто не переносяться (Преслі та ін., 1990; Шунк і Райс, 1993). Перенесення вимагає поєднання загальних стратегій з такими факторами, як інструкції з самоконтролю та практика в конкретних контекстах. Мета у вступному сценарії полягає в тому, щоб, як тільки студенти вивчать загальні стратегії, вони зможуть адаптувати їх до конкретних умов.

Коротше кажучи, експертиза в основному є специфічною для конкретної області (Лажуа, 2003). Вона вимагає багатої бази знань, яка включає факти, поняття та принципи області, у поєднанні зі стратегіями навчання, які можна застосовувати до різних областей і які, можливо, доведеться адаптувати до кожної області. Не слід очікувати, що такі стратегії, як звернення за допомогою та контроль прогресу досягнення цілей, будуть діяти однаково в різних областях (наприклад, математичний аналіз і стрибки з жердиною). Водночас Перкінс і Саломон (1989) зазначили, що загальні стратегії корисні для подолання нетипових проблем у різних областях, незалежно від загального рівня компетентності в даній області. Ці висновки передбачають, що студенти повинні мати ґрунтовні знання з основних предметних областей (Олссон, 1993), а також із загальних стратегій розв'язання проблем і саморегулювання.

Зі зростанням когнітивних і конструктивістських поглядів на навчання, дослідники відійшли від розгляду навчання як змін у відповідях, зумовлених диференційованим підкріпленням, і зацікавилися переконаннями та розумовими процесами студентів під час навчання. Відповідно змінився й фокус досліджень навчання.

Для дослідження академічного навчання багато дослідників використовували методологію від новачка до експерта з наступними кроками:

• Визначте навичку, яку потрібно вивчити.
• Знайдіть експерта (тобто того, хто добре виконує навичку) та новачка (того, хто щось знає про завдання, але погано його виконує).
• Визначте, як новачка можна максимально ефективно перевести на рівень експерта.

Ця методологія інтуїтивно зрозуміла. Основна ідея полягає в тому, що якщо ви хочете зрозуміти, як стати більш вправним у певній галузі, уважно вивчіть когось, хто добре володіє цією навичкою. Таким чином, ви можете дізнатися, якими знаннями він або вона володіє, які процедури та стратегії є корисними, як впоратися зі складними ситуаціями та як виправити помилки. Модель має багато реальних аналогів і відображена в учнівстві, навчанні на робочому місці та наставництві.

Велика частина знань про те, як більш і менш компетентні люди відрізняються в певній галузі, походить з досліджень, які частково базуються на припущеннях цієї методології (VanLehn, 1996). Порівняно з новачками, експерти мають більш широкі знання в предметній області, краще розуміють, чого вони не знають, витрачають більше часу на початковий аналіз проблем і вирішують їх швидше та точніше (Lajoie, 2003). Дослідження також виявили відмінності в стадіях набуття навичок. Проведення таких досліджень є трудомістким і потребує багато часу, оскільки вимагає вивчення тих, хто навчається, протягом тривалого часу, але воно дає багаті результати.

Водночас ця модель є радше описовою, ніж пояснювальною: вона описує, що роблять ті, хто навчається, а не пояснює, чому вони це роблять. Модель також мовчазно припускає, що існує фіксована сукупність навичок, яка становить експертизу в даній галузі, але це не завжди так. Щодо викладання, Стернберг і Хорват (1995) стверджували, що не існує єдиного стандарту; радше, досвідчені вчителі схожі один на одного прототипно. Це має сенс, враховуючи наш досвід з майстер-вчителями, які зазвичай відрізняються кількома способами.

Нарешті, модель автоматично не пропонує методи навчання. Як така, вона може мати обмежену корисність для навчання в класі. Пояснення навчання та відповідні пропозиції щодо навчання повинні бути ґрунтовно обґрунтовані теоріями та визначати важливі особисті та екологічні фактори. Ці фактори підкреслюються в цьому та інших уроках цього курсу.

Наука є вдалим майданчиком для дослідження відмінностей між експертами та новачками, оскільки чимало досліджень у наукових галузях порівнювали новачків з експертами, щоб визначити складові експертності. Дослідники також вивчали конструювання студентами наукових знань, а також неявні теорії та процеси міркування, які вони використовують під час розв’язання проблем і навчання (Linn & Eylon, 2006; Voss et al., 1995; White, 2001; C. Zimmerman, 2000).

Експерти в наукових галузях відрізняються від новачків кількістю та організацією знань. Експерти володіють більшою кількістю знань, специфічних для певної галузі, і з більшою ймовірністю організовують їх в ієрархії, тоді як новачки часто демонструють невеликий збіг між науковими концепціями.

Chi, Feltovich і Glaser (1981) запропонували експертам і новачкам розсортувати задачі з підручника з фізики на будь-якій основі, яку вони забажають. Новачки класифікували задачі на основі поверхових ознак (наприклад, апаратури); експерти класифікували задачі на основі принципу, необхідного для розв’язання задачі. Експерти та новачки також відрізнялися мережами пам’яті декларативних знань. Наприклад, у пам’яті новачків термін «похила площина» був пов’язаний з описовими термінами, такими як «маса», «тертя» і «довжина». Експерти також мали ці дескриптори у своїй пам’яті, але, крім того, зберігали принципи механіки (наприклад, закон збереження енергії, закони Ньютона). Більші знання принципів у експертів були організовані таким чином, що дескриптори підпорядковувалися принципам.

Новачки часто помилково використовують принципи для розв’язання задач. McCloskey і Kaiser (1984) поставили студентам коледжу таке запитання:

Потяг швидко рухається мостом, що перетинає долину. Коли потяг котиться, пасажир виглядає з вікна та кидає камінь. Куди він впаде?

Близько третини студентів сказали, що камінь впаде прямо вниз. Вони вважали, що предмет, який штовхають або кидають, набуває сили, але предмет, який перевозить транспортний засіб, що рухається, не набуває сили, тому він падає прямо вниз. Студенти провели аналогію з людиною, яка стоїть нерухомо і кидає предмет, який падає прямо вниз. Однак траєкторія падіння каменя з потяга, що рухається, є параболічною. Ідея про те, що об’єкти набувають сили, є помилковою, оскільки об’єкти рухаються в тому ж напрямку і з тією ж швидкістю, що й їхні рухомі носії. Коли камінь кидають, він продовжує рухатися вперед разом із потягом, доки сила тяжіння не потягне його вниз. Новачки узагальнили свої базові знання та дійшли помилкового рішення.

Як буде розглянуто далі в цьому розділі курсу, інша відмінність між новачками та експертами стосується використання стратегій розв’язання проблем (Larkin, McDermott, Simon, & Simon, 1980; White & Tisher, 1986). Зіткнувшись із науковими проблемами, новачки часто використовують аналіз «засоби-цілі», визначаючи мету проблеми та вирішуючи, які формули можуть бути корисними для досягнення цієї мети. Вони працюють у зворотному напрямку та пригадують формули, що містять величини в цільовій формулі. Якщо вони не впевнені, як діяти далі, вони можуть відмовитися від проблеми або спробувати розв’язати її на основі своїх поточних знань.

Експерти швидко розпізнають формат проблеми, працюють уперед до проміжних підцілей і використовують цю інформацію для досягнення кінцевої мети. Досвід у розв’язанні наукових проблем формує знання про типи проблем. Експерти часто автоматично розпізнають знайомі особливості проблеми та виконують необхідні дії. Навіть якщо вони менш впевнені в тому, як розв’язати проблему, експерти починають з певної інформації, наведеної в проблемі, і працюють уперед до розв’язання. Зауважте, що останній крок, який роблять експерти, часто є першим кроком новачків. Klahr і Simon (1999) стверджували, що процес наукового відкриття є формою розв’язання проблем і що загальний евристичний підхід є майже однаковим у різних галузях.