Текст книги "Десять шагов комплексного обучения. Четырехкомпонентная модель дизайна обучения"

4.3. Вариативность практики

Как уже говорилось, учебные задачи должны быть основаны на реальных задачах и могут выполняться в смоделированной или реальной среде. Любые задачи, где бы они ни выполнялись, всегда должны способствовать так называемому индуктивному обучению. При индуктивном обучении учащиеся строят общие когнитивные схемы предметной области и подходов к решению проблем в ней, основываясь на конкретном опыте, который они получают, выполняя задачи (см. вставку 4.1). Этот процесс может быть дополнительно стимулирован использованием разнообразного набора учебных задач, отличающихся друг от друга по всем параметрам, по которым задачи отличаются и в реальном мире. Другими словами, учебные задачи в образовательной программе должны быть репрезентативными для всех возможных реальных задач, с которыми учащийся может столкнуться в реальном мире. Использование разнообразного набора задач чаще всего рекомендуют для улучшения переноса обучения на реальную жизнь (Corbalan, Kester, & van Merriënboer, 2011).

Вставка 4.1. Вводные и учебные задачи

Благодаря выполнению хорошо продуманных учебных задач учащиеся получают конкретный опыт, который позволяет строить новые и модифицировать существующие когнитивные схемы. Модель индуктивного обучения или обучения в процессе деятельности лежит в основе комплексного обучения и относится как к обобщению, так и к дискриминационному обучению.

Обобщение

В процессе обобщения, или абстрагирования от конкретного опыта, учащиеся строят обобщенные схемы, применимые к более широкому кругу процессов или к менее очевидным процессам. Обобщенную или абстрактную схему можно построить, если для класса родственных учебных задач или проблем был создан набор успешных решений, – тогда схема описывает общие черты успешных решений. Например, ребенок может узнать, что 2 + 3 и 3 + 2 дают в сумме 5. Появляется простая схема или принцип «от перемены мест двух слагаемых сумма не изменяется» – переместительный закон сложения. Можно сформулировать и более общую схему – «от перемены мест любого числа слагаемых сумма не изменяется».

Дискриминационное обучение

Дискриминационное обучение в некотором смысле противоположно обобщению. Предположим, ребенок делает чрезмерное обобщение: «от перемены мест двух чисел результат действия над ними не изменяется». В этом случае дискриминация необходима, чтобы прийти к более эффективной схеме. Такую схему можно построить, если создать набор неудачных решений для класса родственных задач. Затем можно добавить к схеме определенные условия, ограничивающие диапазон ее использования. Например, если ребенок обнаружил, что 9–4 = 5, но 4–9 = –5, то возникает более конкретная схема или принцип: «от перемены мест двух чисел результат действия над ними не изменяется, если это не вычитание». Это все еще чрезмерное обобщение, поскольку оно работает для сложения и умножения, но не для деления, но благодаря дискриминационному обучению оно стало более эффективным, чем первоначальная схема.

Разумное абстрагирование

Обычно индуктивное обучение проходит как стратегический контролируемый когнитивный процесс, требующий от учащегося сознательной обработки информации для создания правдоподобных альтернативных представлений и (или) путей решения, когда он сталкивается с новыми для него задачами или ситуациями. Хотя мысленное абстрагирование может быть основано на одной-единственной учебной задаче, значительно легче его применять с рядом учебных задач, отличающихся друг от друга по тем же параметрам, по которым они отличаются в реальном мире. Ожидается, что такая вариативность практики будет способствовать индуктивной обработке, поскольку повышает вероятность того, что будет найдено сходство и релевантные черты будут дифференцированы от нерелевантных. Умению абстрагироваться можно научиться, оно включает такие процессы, как сравнение и противопоставление информации, поиск аналогий, анализ новой информации по частям или видам и т. д. Эти общие навыки – ключ к эффективному построению схемы. Обучение навыкам самообучения и стратегиям обучения требуется некоторым целевым группам.

Имплицитное научение

Некоторые задачи, для которых отсутствуют четкие алгоритмы принятия решений, предполагают интеграцию большого количества информации. В этом случае более эффективным для создания когнитивных схем, чем мысленное абстрагирование, может оказаться имплицитное (то есть скрытое, неявное) научение. Оно происходит, когда учащиеся работают над учебными задачами с широким спектром положительных и отрицательных примеров. Например, если авиадиспетчеры должны научиться распознавать опасные ситуации на экране радара, можно предложить им тысячи примеров ситуаций и попросить их как можно быстрее классифицировать эти ситуации как опасные или безопасные. Так они научаются различать эти ситуации за доли секунды без необходимости формулировать схему, которая позволяет им делать это различие.

Рекомендуемая литература

Holland, J. H., Holyoak, K. J., Nisbett, R. E., & Thagard, P. R. (Eds.). (1989). Induction: Processes of inference, learning, and discovery. Cambridge, MA: MIT Press.

Reber, A. S. (1996). Implicit learning and tacit knowledge: An essay on the cognitive unconscious. Oxford, UK: Oxford University Press.

Следует убедиться, что учебные задачи отличаются друг от друга по условиям выполнения (например, срочная или несрочная задача по поиску литературы), способу представления задачи (например, задача по поиску литературы на основе письменного запроса или личного визита клиента), значимости определяющих характеристик (например, задача по поиску литературы, который должен обеспечить конкретные результаты, или открытая задача) и знакомости задачи (например, задача по поиску литературы в знакомой области или в области, чуждой обучающемуся). Кроме того, необходимо убедиться, что учебные задачи отличаются друг от друга по внешним и по структурным признакам:

• Задачи, отличающиеся по внешним признакам, тем не менее могут быть выполнены одинаково. Например, студент-медик, который должен научиться диагностировать некую болезнь, будет практиковаться в диагностике этой болезни на разных пациентах – например, на пациентах с разным социально-экономическим и культурным происхождением, на пациентах мужского и женского пола и т. д.

• Задачи, отличающиеся по структурным признакам, должны выполняться по-разному, даже если они выглядят похожими друг на друга. Например, студент-медик, который должен научиться отличать одну болезнь от другой, будет практиковаться в диагностике этих заболеваний, сравнивая и сопоставляя разных пациентов, у которых есть первая или вторая болезнь (Kok et al., 2013, 2015).

Особый вид вариативности связан с упорядочением учебных задач одного уровня сложности (то есть в одном классе задач). Если смежные учебные задачи заставляют учащихся отрабатывать одни и те же базовые навыки, то так называемые контекстные помехи невелики. С другой стороны, если смежные учебные задачи заставляют учащихся отрабатывать различные варианты базовых навыков, контекстные помехи будут высокими и помогут учащимся развить более интегрированную базу знаний (это также называется чередованием; Birnbaum et al., 2013). Например, если студент-медик учится диагностировать три заболевания (d1, d2, d3) у 12 разных пациентов, то лучше использовать случайный график практики (d3 – d3 – d2 – d1, d1 – d3 – d2 – d1, d2 – d2 – d1 – d3), чем упорядоченный (d1 – d1 – d1 – d1, d2 – d2 – d2 – d2, d3 – d3 – d3 – d3).

Таким образом, исследования контекстных помех показывают, что степень переноса обучения на реальную жизнь зависит не только от вариативности практики как таковой, но и от структурирования вариативности по разным учебным задачам. Учащиеся, которые занимаются в условиях высоких контекстных помех, мотивированы сравнивать и противопоставлять смежные задачи и мысленно абстрагироваться от них, что приводит к более высокой степени переноса обучения на реальную жизнь, чем у учащихся, которые занимаются в условиях низких контекстных помех (примеры см. в De Croock & van Merriënboer, 2007; Helsdingen, van Gog, & van Merriënboer, 2011a, 2011b).

Подводя итог, можно сказать, что следует использовать разнообразный набор учебных задач, в котором задачи отличаются друг от друга как внешне, так и структурно, и располагать эти задачи в случайной последовательности. Хотя вариативность и случайная последовательность могут привести к увеличению времени обучения и (или) числа учебных задач, необходимых для достижения заданного уровня эффективности, все это окупается более высоким переносом обучения на реальную жизнь. Это пример того, что в главе 1 было названо парадоксом переноса. Если вы хотите, чтобы учащиеся достигли переноса обучения на реальную жизнь, им нужно работать немного усерднее и дольше – без труда не выловишь и рыбку из пруда. Возможно, стоит рассказать учащимся о том, что в курсе применяется вариативность, и объяснить, как она повышает результаты обучения и почему необходимо работать над осознанным абстрагированием.

4.4. Поддержка и руководство для учащихся

Учебные задачи, выполняемые в реальной или смоделированной среде, должны обеспечивать учащимся поддержку и руководство (Kirschner, Sweller, & Clark, 2006). Для разработки поддержки и руководства чрезвычайно важно описать реальные задачи, на которых основаны учебные задачи, не просто с точки зрения ситуации, с которой профессионалы могут столкнуться в своей области, но как полностью проработанные примеры, включающие приемлемые решения и, если возможно, процессы, которые могут быть или были использованы для решения. Другими словами, для разработки подходящих учебных задач и соответствующих структур поддержки и руководства необходимо не только приемлемое решение (которое может быть использовано для разработки встроенной поддержки задач), но и информация по процессу решения (которая может быть использована для разработки руководства по решению задач).

Общая схема решения проблем человеком (Newell & Simon, 1972) помогает провести различие между поддержкой задачи и руководством. Согласно этой схеме, для полного описания работы учащегося над учебной задачей или проблемой необходимы четыре элемента (см. рис. 4.4):

а) исходное состояние;

б) критерии достижения цели;

в) решение, то есть последовательность операторов, которая позволяет перейти от исходного состояния к цели;

г) процесс решения проблемы путем умственных усилий или поиска решения.

Рис. 4.4. Модель, демонстрирующая различие встроенной поддержки задач и руководства, направляющего учащихся в процессе решения задач

В комплексном обучении неповторяющиеся аспекты учебных задач плохо структурированы, а вместо одного оптимального решения существует ряд приемлемых решений, причем на пути к окончательному решению может быть достигнуто несколько промежуточных решений. Возможно несколько приемлемых способов решения, ведущих к схожим или различным решениям. И, наконец, исходное состояние и цель задачи могут быть плохо определены, поэтому от обучающегося требуется анализ проблемы (один из базовых навыков). Все это вместе может затруднять анализ исходного состояния реальной задачи, ее цели, приемлемого решения и процесса решения. В таблице 4.3 приведены некоторые примеры.

Таблица 4.3. Краткое описание задачи, цели (целей), приемлемого решения и процесса решения проблемы для четырех реальных задач

Для комплексного обучения важно различие между решением и процессом решения проблемы. Этот тип обучения в основном имеет дело с неповторяющимися навыками. Для овладения такими навыками учащиеся применяют те или иные операторы (шаги решения) к условиям задачи, чтобы найти последовательность операторов, преобразующих исходное состояние в новое состояние, удовлетворяющее критериям целевого состояния. Это похоже на игру в шахматы или шашки, где последовательность сделанных ходов представляет собой решение, а подготовка, которая происходит в голове игрока, представляет собой процесс решения. В худшем случае происходит выбор операторов случайным образом или методом проб и ошибок, но обычно процесс поиска направляется когнитивными схемами и (или) педагогическими действиями, которые позволяют учащемуся подходить к проблеме систематически (когнитивные стратегии в голове учащегося или систематические методы решения проблем в обучающих материалах) и рассуждать о предметной области (ментальные модели в голове учащегося или модели предметной области в обучающих материалах).

В следующих разделах мы проведем различия между поддержкой задач и руководством. Поддержка задачи влияет не на сам процесс решения проблемы, а только на исходное состояние, состояние цели и решения (например, для поездки в отпуск это будет исходный пункт, конечный пункт и варианты маршрутов). В отличие от поддержки, руководство влияет на сам процесс решения проблемы, обычно оно предоставляет полезные подходы и эвристики, чтобы направить процесс решения проблемы и помочь найти решение (для отпуска это набор рекомендаций о том, как самостоятельно найти интересные маршруты – например, с достопримечательностями).

4.5. Встроенная поддержка задач

Различные типы учебных задач обеспечивают различную поддержку, предоставляя разное количество информации об исходном состоянии, целевом состоянии и решении.

На одном конце континуума находятся обычные задачи, в которых учащийся сталкивается только с заданным состоянием и набором критериев достижения цели (например, получить 98 %-й спирт из исходных компонентов). Обычные задачи не оказывают обучающемуся никакой поддержки (то есть не предоставляют части решения), он должен сам выработать правильное решение. Как показано в верхней части рисунка 4.5, обычные задачи принимают разные формы в зависимости, с одной стороны, от их структуры и однозначности решения и, с другой стороны, от учащегося. В принципе, обычная задача может быть хорошо структурирована и иметь только одно приемлемое решение (например, найти сумму десятичных чисел 15 и 34). Но, как объяснялось ранее, в «Десяти шагах» обычно используются учебные задачи, основанные на реальных задачах, и такие обычные задачи приобретают форму плохо структурированных проблем. При этом обычная задача может быть выполнена как одним учащимся, так и группой учащихся. Когда задачу выполняет группа учащихся, речь может идти:

• о проблемно-ориентированном обучении – когда решением является объяснение конкретного явления (Loyens, Kirschner, & Paas, 2011);

• проектном обучении – когда решением становится рекомендация или продукт, отвечающие на исследовательский или практический вопрос (Blumenfeld et al., 1991);

• интерпрофессиональном обучении – когда учащиеся из разных профессиональных областей выполняют командную профессиональную задачу (Hammick et al., 2007).

Рис. 4.5. Различные типы обычных задач и проработанных примеров

Эти виды обучения могут быть совместными (когда существует взаимозависимость задач, так что ни один человек в команде не может работать полностью независимо от других) или кооперативными (когда каждый участник команды имеет конкретную задачу, которую он может выполнять независимо от других; Kirschner, Martens, & Strijbos, 2004).

На другом конце континуума, где обеспечивается наивысший уровень поддержки, находится проработанный пример, который включает исходное состояние, целевое состояние и полное решение, которое необходимо изучить или оценить. Как и обычные задачи, проработанные примеры бывают разных форм в зависимости от их структуры, однозначности решения и учащегося. Если проработанные примеры основаны на реальных задачах, это могут быть кейс-стади (см. нижнюю часть рис. 4.5). Когда группа изучает кейс-стади, речь идет о кейс-методе обучения (Barnes, Christensen, & Hansen, 1994). Хорошо продуманное кейс-стади предоставляет учащимся описания реальных или гипотетических проблемных ситуаций реального мира и требует от них активного участия в решении поставленной задачи (Ertmer & Russell, 1995).

Для примера поиска литературы, представленного в главе 2, кейс-стади состоит из исследовательского вопроса потенциального клиента (исходное состояние), не слишком длинного списка научных статей, имеющих непосредственное отношение к исследовательскому вопросу (критерии целевого состояния), и проработанных примеров поисковых запросов к определенным базам данных, необходимых для получения этого списка статей (решение; см. верхнюю строку табл. 4.4). Имеет смысл использовать интересные кейс-стади, например о несчастных случаях, историях успеха или спорных решениях. Например, возможно кейс-стади о поиске литературы о развитии детьми словарного запаса по ключевому слову «лексикон», который неожиданно выдает список словарей. В хорошо продуманном кейс-стади учащиеся должны отвечать на вопросы, которые вызывают глубокую обработку состояния проблемы и связанных с ней операторов (шагов решения), чтобы они могли сравнить данный случай с другими случаями и сформулировать обобщенные решения. Изучая промежуточные решения, учащиеся могут получить хорошее представление о том, как устроена данная предметная область. В нашем примере они узнают, как структурируются базы данных и как строятся поисковые запросы.

В «Десяти шагах» выделяются еще несколько типов учебных задач, которые с точки зрения встроенной поддержки задач находятся между обычными задачами (плохо структурированными проблемами) и проработанными примерами (кейс-стади). Как показано в таблице 4.4 в колонках «Дано», «Цель» и «Решение», такие учебные задачи можно создавать путем манипулирования исходной информацией, целевым состоянием и решением.

Таблица 4.4. Примеры различных типов учебных задач для сложного навыка «поиск соответствующей научной литературы» расположены в порядке от высокой поддержки задачи (проработанный пример) до отсутствия поддержки задачи (обычная задача). Знак плюс в колонках «Дано», «Цель» и «Решение» означает то, что предоставляется учащемуся, а описание «предсказать», «определить» и т. п. означает действие, требуемое со стороны учащегося

Например, в обратном кейсе представлены и цель, и приемлемое решение (обозначенное знаком плюс), но учащиеся должны проследить цепочки последствий для различных ситуаций, то есть найти исходное состояние. В контексте поиска и устранения проблем Хафф (1993) описывает задачи, обратные задачам поиска и устранения проблем, – например, задачи, в которых учащимся сообщают, что определенный компонент работает некорректно или вышел из строя, и требуется найти исходное состояние – то есть состояние, которое позволит поставить данный диагноз. Как и кейс-стади, обратные кейсы концентрируют внимание учащихся на полезных решениях и требуют от них соотнести шаги решения с заданными ситуациями.

Задача на имитацию представляет собой обычную задачу в сочетании с проработанным примером задачи на поиск аналогии. Решение, представленное в проработанном примере, служит образцом подхода к новой задаче, обращая внимание на возможные полезные шаги решения. Необходимая имитация – это сложный когнитивный процесс, в ходе которого учащиеся должны выявить аналогию между проработанным примером и данной задачей и использовать проработанный пример для поиска нового решения (Vosniadou & Ortony, 1989). Задачи на имитацию вполне аутентичны, поскольку эксперты часто полагаются на свои знания конкретных примеров, когда они разрешают новые проблемы, – этот процесс когнитивная наука называет решением на основе примера, или решением по аналогии.

Задачи без четко заданной цели (Ayres, 1993) стимулируют учащихся к изучению отношений между решениями и целями, которые могут быть достигнуты с помощью этих решений. Обычно учащиеся сталкиваются с задачами с конкретной целью, такими как: «Автомобиль, разгоняясь с места по прямой в течение 10 секунд, проехал 100 м – какой была конечная скорость автомобиля?» Эту задачу можно сделать задачей без четко заданной цели «Вычислите значение как можно большего числа переменных», чтобы учащийся определил не только конечную скорость, но и ускорение, и силу, действующую на автомобиль при максимальном ускорении. А если слово «вычислите» заменить на «представьте», то учащийся сможет оформить графики и т. п. Задачи без определенной цели предлагают учащимся, используя исходные данные, исследовать проблемную область, чтобы построить когнитивные схемы. В отличие от них, обычные задачи с определенной целью заставляют учащихся рассуждать, отталкиваясь от цели, что может быть сложным процессом, мешающим построению схемы (Sweller, van Merriënboer, & Paas, 1998).

Задачи на завершение дают учащимся заданное состояние, критерии цели и частичное решение. Затем учащиеся должны завершить частичное решение, определяя недостающие шаги и добавляя их в решение. Особенно важно, что учащиеся при этом должны внимательно изучить предоставленное частичное решение – без этого они не смогут прийти к полному решению. Задачи на завершение особенно полезны в проблемных областях, ориентированных на проектирование, и первоначально были разработаны в области программной инженерии (Van Merriënboer, 1990; Van Merriënboer & de Croock, 1992), где учащиеся должны были вставлять недостающие командные строки в компьютерные программы. Решая хорошо продуманную задачу на завершение, учащиеся должны понять частичное решение и при этом выполнить нетривиальное завершение.

Как правило, все эти виды учебных задач направляют внимание учащихся на исходное состояние, приемлемые решения и полезные шаги решения. Это помогает учащимся мысленно абстрагировать информацию, связанную с правильными решениями, или использовать индуктивные процессы для построения когнитивных схем, которые позволяют находить обобщенные решения для конкретных типов задач. Исследования, посвященные учебным задачам с поддержкой или руководством, убедительно доказали, что такие задачи способствуют построению схем и переносу обучения на реальную жизнь у начинающих учеников (обзор см. в Van Merriënboer & Sweller, 2005, 2010). Оказывается, самостоятельное решение учащимися ряда задач не обязательно является лучшим способом обучения (Kirschner, Sweller, & Clark, 2006; Sweller, Kirschner, & Clark, 2007)! Гораздо полезнее, чем решение эквивалентных задач, для начинающих учеников может быть изучение хорошо проработанных примеров (кейс-стади). И лишь более опытные учащиеся, которые уже наработали большинство когнитивных схем, необходимых для разрешения проблем, должны решать обычные задачи.