Страница 9 из 11
Классификация навыков на неповторяющиеся или повторяющиеся важна в «Десяти шагах», потому что для их быстрого и эффективного приобретения используются разные методы обучения[2].
Поддерживающая информация важна для неповторяющихся базовых навыков. Она объясняет учащимся, как организована область задач и как подходить к разрешению проблем в этой области. Поддерживающая информация необходима для работы над различными аспектами разрешения проблем, обоснования и принятия решений в рамках учебных задач одного и того же класса (то есть эквивалентных учебных задач, которые могут быть выполнены на основе одного и того же объема знаний). В примере с поиском литературы поддерживающая информация объясняет, как организованы библиографические базы данных, какова их иерархия, какие существуют уровни и типы условий поиска и т. д. (то есть помогает построить мысленную модель базы данных), а также предоставляет эвристику для перевода исследовательского вопроса в соответствующие условия поиска (то есть помогает построить когнитивную стратегию). Поддерживающая информация предоставляется инструктивными методами, поэтому при создании схемы учащиеся должны глубоко переработать новую информацию, в частности связать новую информацию с уже существующими в памяти схемами. Это происходит в рамках подпроцесса построения схемы, называемого проработкой (см. вставку 7.1). Поскольку поддерживающая информация относится ко всем учебным задачам в рамках одного класса задач, она может быть предоставлена до того, как учащиеся начнут работать над новым классом задач, или во время работы (L-образные закрашенные области):
Процедурная информация важна в первую очередь для повторяющихся базовых навыков. Она определяет, как выполнять рутинные аспекты учебных задач, и, как правило, предоставляется в форме прямых пошаговых инструкций. В примере с поиском литературы процедурная информация – это краткий справочник или учебник по работе с программой поиска, а при электронном обучении окна с этой информацией могут появляться при щелчке мыши по ключевым словам или при перемещении курсора в определенную область экрана. Процедурная информация также предоставляется инструктивными методами, она доступна во время выполнения задачи. Это способствует автоматизации создания схемы и позволяет встроить информацию в когнитивные правила в рамках подпроцесса автоматизации схем, называемого формированием правил (см. вставку 10.1). Поскольку процедурная информация относится к рутинным аспектам учебных задач, ее лучше всего предоставлять именно в тот момент, когда она учащимся впервые нужна для выполнения задания. По мере того как они овладевают ею, ее можно убрать. На схеме процедурная информация представлена как темно-синяя линия, которая связана направленными вверх стрелками с отдельными учебными задачами:
Выполнение учебных задач, описанное в предыдущих разделах, обеспечивает практику освоения всей задачи в целом. Переход от решения задач по частям к характерному для «Десяти шагов» обучению на полных задачах предотвращает компартментализацию и фрагментацию знаний. Однако это не всегда целесообразно: бывают ситуации, когда требуется дополнительная частичная практика. Например, когда нужно выработать очень высокий уровень автоматизма в определенных повторяющихся аспектах задачи и выполнение учебных задач в целом не обеспечивает достаточного количества повторений для достижения этого уровня. Для автоматизированных повторяющихся базовых навыков возможна дополнительная практика в рамках частичных задач – так дети учат таблицу умножения, студенты-медики отрабатывают наложение швов на раны, а музыканты тренируют исполнение музыкальных гамм.
В примере с поиском литературы частичную практику можно было бы использовать для обучения применению булевых операторов (Carlson, Sullivan, & Schneider, 1989; пример см. в разделе 13.5). Методы обучения, используемые для отработки частичных задач, способствуют автоматизации схемы. В частности, они нужны для подпроцесса, который называется закреплением, когда когнитивные правила закрепляются при каждом успешном применении учащимся (см. вставку 13.1). Частичная практика для конкретного повторяющегося аспекта задачи должна начинаться только после того, как он был представлен в значимой целостной учебной задаче, чтобы учащиеся начинали практику в плодотворном когнитивном контексте. В примере с поиском литературы они начнут практиковаться в построении и использовании булевых операторов только после того, как изучат их в контексте целостной учебной задачи. Для частичной практики может быть актуальна процедурная информация, поскольку она относится только к повторяющимся базовым навыкам («Десять шагов» не предусматривают отработку части задачи для неповторяющихся базовых навыков!). На схематическом учебном плане частичная практика показана серией маленьких кружков (то есть элементов практики):
На этом построение учебного плана заканчивается, и схематический план, первоначально представленный на рисунке 2.1, можно считать завершенным. Хорошо разработанный план обучения гарантирует, что учащиеся не будут перегружены сложными задачами, поскольку задачи упорядочены от простых к сложным, поддержка и руководство даются по мере необходимости, а различные виды информации и практические задачи предоставляются тогда, когда они нужны (см. вставку 2.1, в которой рассказано о теории когнитивной нагрузки; Kirschner, Ayres, & Chandler, 2011; Paas, Van Gog, & Sweller, 2010). Все задачи в рамках программы обучения будут восприниматься как более или менее одинаково сложные, поскольку по мере усложнения задач обучающийся будет овладевать все большим объемом знаний и навыков. В результате учащиеся не только не тратят на выполнение учебных задач все свои когнитивные ресурсы, но и могут вкладывать достаточное количество умственных усилий (P. Kirschner & Kirschner, 2012) в подлинное обучение, то есть в построение и автоматизацию схем. Только в этом случае можно ожидать переноса результатов обучения в повседневную и профессиональную жизнь.
Новейшие теории обучения подчеркивают использование аутентичных целостных задач как движущую силу обучения. Однако использование таких задач несет серьезный риск – учащиеся испытывают трудности, связанные с тем, что сложность задач может быть слишком велика. Теория когнитивной нагрузки Джона Свеллера учитывает ограниченную способность человеческого разума к обработке информации и предлагает рекомендации к решению этой проблемы.
Теория когнитивной нагрузки (Cognitive Load Theory, CLT)
Центральная идея CLT заключается в том, что основным фактором дизайна обучения должна быть когнитивная архитектура человека. Согласно CLT когнитивная архитектура человека состоит из весьма ограниченной рабочей памяти с частично независимыми блоками обработки визуально-пространственной и вербально-слуховой информации, которая взаимодействует со сравнительно неограниченной долговременной памятью. Теория различает три типа когнитивной нагрузки в зависимости от вызывающего ее типа обработки, а именно:
1. Внутренняя когнитивная нагрузка, непосредственно зависящая от задачи, в частности от количества элементов, которые должны одновременно обрабатываться в рабочей памяти (интерактивность элементов). Например, задача с большим количеством базовых навыков, которые должны быть скоординированы (например, написание грамматически правильных предложений на иностранном языке), дает более существенную внутреннюю нагрузку, чем задача с меньшим количеством базовых навыков, которые должны быть скоординированы (например, перевод отдельных слов на иностранный язык). Внутренняя нагрузка в значительной степени зависит от опыта, поскольку более опытные учащиеся объединяют несколько составляющих в один элемент, который может быть обработан в рабочей памяти.
2. Внешняя когнитивная нагрузка. Это нагрузка, дополнительная к внутренней когнитивной нагрузке и возникающая, как правило, при плохо продуманном обучении. Например, если учащиеся должны искать информацию, необходимую для выполнения учебной задачи, в учебных материалах (скажем, перевод слова в словаре), то процесс поиска не вносит непосредственного вклада в обучение и таким образом увеличивает внешнюю когнитивную нагрузку.
3. Релевантная когнитивная нагрузка, которая связана с процессами, непосредственно способствующими обучению, в частности с построением и автоматизацией схемы. Так, сознательное связывание новой и уже известной информации (например, сравнение и сопоставление грамматических правил иностранного языка с аналогичными правилами родного языка) – это процесс, который создает релевантную когнитивную нагрузку.
CLT считает, что учебный план, который недостаточно использует потенциал рабочей памяти в связи с низкой внешней когнитивной нагрузкой, можно усовершенствовать, поощряя учащихся к сознательной интеллектуальной работе, непосредственно связанной с обучением. Внутренняя, внешняя и релевантная когнитивные нагрузки аддитивны – чтобы обучение состоялось, общая нагрузка от этих трех факторов не может превышать доступные ресурсы рабочей памяти. Следовательно, чем больше доля релевантной когнитивной нагрузки, создаваемой дизайном обучения, тем выше потенциал для обучения.
Четыре компонента и когнитивная нагрузка
1. Существует два способа контроля когнитивной нагрузки, связанной с выполнением учебных задач:
а. Внутренняя когнитивная нагрузка регулируется путем организации учебных задач в классы от базовых до сложных. Для более простых учебных задач интерактивность элементов ниже, так как количество их меньше и рабочая память должна одновременно обрабатывать меньше взаимодействий между элементами. По мере усложнения классов задач количество элементов и взаимодействий между ними растет.
б. Внешняя когнитивная нагрузка регулируется путем предоставления большого объема поддержки и руководства при решении первой учебной задачи (или нескольких первых учебных задач) в своем классе. Это предотвращает нерациональное решение задач и повышение внешней нагрузки. Степень поддержки и руководства снижается по мере продвижения (скаффолдинга) учащихся.
2. Поддерживающая информация обычно характеризуется высокой интерактивностью элементов, поэтому лучше не предоставлять ее учащимся во время работы над учебными задачами. Одновременное выполнение задач и восприятие информации почти наверняка вызовет когнитивную перегрузку. Вместо этого поддерживающую информацию лучше предоставить до того или отдельно от того, как учащиеся начнут работать над задачей. Таким образом, в долговременной памяти может быть создана когнитивная схема, которая впоследствии будет активирована в рабочей памяти во время выполнения задачи. Ожидается, что извлечение уже созданной когнитивной схемы будет менее когнитивно затратным, чем активация внешней сложной информации в рабочей памяти во время выполнения задачи.
3. Процедурная информация состоит из пошаговых инструкций и корректирующей обратной связи. Интерактивность ее элементов обычно значительно ниже, чем у поддерживающей информации. Для того чтобы такая информация могла быть встроена в когнитивные правила, необходимо, чтобы она была активна в рабочей памяти во время выполнения задачи. Предварительное восприятие этой информации не приносит дополнительной пользы, поэтому ее лучше предоставлять именно тогда, когда она нужна учащимся. Именно так происходит, когда во время практики преподаватели дают учащимся пошаговые инструкции.
4. Наконец, частичная практика автоматизирует определенные повторяющиеся аспекты сложных навыков. В целом чрезмерное увлечение частичной практикой не способствует комплексному обучению, но автоматизированные повторяющиеся базовые навыки могут снизить когнитивную нагрузку, связанную с выполнением всей учебной задачи, что делает усвоение навыка в целом более легким и снижает вероятность ошибок из-за когнитивной перегрузки.
Ограничения CLT
CLT полностью соответствует четырехкомпонентной модели, но это не означает, что CLT достаточна для разработки полезной модели дизайна комплексного обучения на уровне целостных образовательных программ. Применение CLT предотвращает когнитивную перегрузку и (что не менее важно) высвобождает интеллектуальные ресурсы для обучения. Чтобы гарантировать, что высвобожденные ресурсы действительно будут направлены на обучение, и предписать методы обучения для каждого из четырех компонентов, «Десять шагов» опираются на некоторые конкретные теории обучения: модели индуктивного обучения для решения учебных задач (см. вставку 4.1); модели проработки для поддерживающей информации (см. вставку 7.1); модели формирования правил для процедурной информации (см. вставку 10.1) и модели обучения с подкреплением для частичной практики (см. вставку 13.1).
Рекомендуемая литература
Sweller, J., Ayres, P., & Kalyuga, S. (2011). Cognitive Load Theory. New York: Springer.
Van Merriënboer, J. J. G., & Sweller, J. (2005). Cognitive Load Theory and Complex Learning: Recent Developments and Future Directions. Educational Psychology Review, 17, 147–177.
2
Отметим, что в русском языке существует семантическая разница между словами «навык» и «умение», и под умениями иногда понимают именно неповторяющиеся навыки. – Прим. пер.