Десять шагов комплексного обучения. Четырехкомпонентная модель дизайна обучения

ван Мариенбор Йерун Дж. Г.

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.

Вставка 2.1. Теория когнитивной нагрузки и «Четыре компонента»

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 Merrienboer, J. J. G., & Sweller, J. (2005). Cognitive Load Theory and Complex Learning: Recent Developments and Future Directions. Educational Psychology Review, 17, 147–177.

2.5. Самостоятельный выбор темпа обучения

Может показаться, что всем учащимся необходимо представлять одну и ту же последовательность учебных задач, и это зачастую приемлемо в однородных группах учащихся. Однако так бывает далеко не всегда. «Десять шагов» также позволяют проводить индивидуализированное и гибкое обучение, используя учебный план в качестве организационной структуры, которая помогает динамично выбирать учебные задачи из базы задач так, чтобы учитывать потребности каждого конкретного ученика. Таким образом, не обязательно предлагать всем одну и ту же образовательную программу – каждому можно предложить уникальную программу и последовательность учебных задач, адаптированную к его индивидуальным потребностям, уровню и предпочтениям (Schellekens et al., 2010a, 2010b). Сначала мы обсудим индивидуализацию обучения путем динамического выбора заданий, а затем дадим ответ на вопрос, кто должен отвечать за выбор учебных задач и других компонентов плана – внешний интеллектуальный агент или сам учащийся.

Динамический выбор заданий

Динамический выбор заданий позволяет предложить каждому учащемуся ту последовательность учебных задач, которая будет оптимально соответствовать его индивидуальным и специфическим потребностям в обучении. Такие индивидуализированные программы, как правило, дают более высокие результаты обучения и показатели переноса обучения на реальную жизнь, чем их универсальные аналоги (Corbalan, Kester, & van Merrienboer, 2008, 2009a; Salden et al., 2006; Salden, Paas, & van Merrienboer, 2006a). Кроме того, учащиеся с высокими способностями могут быстро переходить от простых учебных задач к сложным и работать в основном над задачами с небольшой поддержкой, в то время как учащиеся с низкими способностями выполняют больше учебных задач, медленнее переходят от простых задач к сложным и используют больше поддержки при работе над задачами. Это сделает программу обучения более интересной для учащихся с высокими способностями и менее раздражающей для учащихся с низкими способностями, а в целом – более приятной и эффективной (Camp et al., 2001; Salden, Paas, & van Merrienboer, 2006b).

«Десять шагов» – это хорошая отправная точка для разработки индивидуализированных образовательных программ. Для каждого отдельного ученика всегда можно подобрать наиболее подходящий класс задач (с заданиями оптимальной сложности) и оптимальный уровень поддержки и руководства. Здесь можно применить три эмпирических правила, которые соответствуют принципам использования классов задач, поддержки и руководства, а также вариативности практики.

1. Классы задач.

• Если выполнение учебных задач без поддержки соответствует всем стандартам приемлемого выполнения (например, критериям точности, скорости, подхода и ценностей), то учащийся переходит к следующему классу задач и работает над более сложными учебными задачами с высоким уровнем поддержки и (или) руководства.

• Если результаты выполнения учебных задач без поддержки соответствуют не всем стандартам приемлемого выполнения, то учащийся переходит на текущем уровне сложности либо к другой учебной задаче без поддержки, либо к учебной задаче со специальной поддержкой и (или) руководством.

2. Поддержка и руководство.

• Если выполнение учебных задач с поддержкой соответствует всем стандартам приемлемого выполнения, то учащийся переходит к следующей учебной задаче с меньшей поддержкой и (или) руководством.

• Если выполнение учебных задач с поддержкой соответствует не всем стандартам приемлемого выполнения, то учащийся переходит либо к учебной задаче с тем же уровнем поддержки и (или) руководства, либо к учебной задаче с более высоким уровнем целевой поддержки и (или) руководства.

3. Вариативность.

• Новые учебные задания всегда выбираются таким образом, чтобы весь набор учебных задач в конечном итоге варьировался по всем параметрам, соответствующим реальному миру.

Динамический выбор учебных задач требует постоянной оценки работы отдельных учащихся (см. рис. 2.3). Такая оценка эффективности деятельности происходит на основе стандартов, которые определены для всех базовых навыков, относящихся к рассматриваемым учебным задачам. Как правило, для оценки различных аспектов деятельности учащихся по всем соответствующим стандартам используются рубрикаторы (см. шаг 2 «Определение критериев оценки эффективности деятельности» в главе 5).

Как уже говорилось, учебные задачи без поддержки обычно используются для принятия решения о переходе к более сложным задачам (то есть к следующему классу задач). Если действия учащегося соответствуют стандартам для всех базовых навыков, он может перейти к следующему классу задач. При желании оценка выполнения учебных задач без поддержки может использоваться не только для оценки успеваемости учащегося (то есть посредством формирующего оценивания), но и для итоговой оценки. В этом случае задачи лучше рассматривать как тестовые, то есть как основу для выставления оценок, принятия решений о сдаче и сертификации (подробнее об этом будет рассказано в главе 15). Если учащийся еще не достиг стандартов для всех базовых навыков, можно предложить ему дополнительные задачи того же уровня сложности. Если необходима только дополнительная практика, это снова будут задачи без поддержки. Если же учащиеся испытывают трудности с выполнением отдельных заданий, то это будут задачи с определенной дополнительной поддержкой и (или) руководством, чтобы улучшить выполнение тех аспектов, с которыми возникают трудности.

Оценка выполнения учебных задач с поддержкой и (или) руководством обычно используется для принятия решений о корректировке уровня поддержки и (или) руководства в последующих заданиях. Оценка выполнения задач с поддержкой используется только для формирующей оценки – иными словами, только для того, чтобы повысить качество процесса обучения. Если учащийся соответствует стандартам по всем базовым навыкам, он будет получать задачи с меньшей поддержкой и (или) меньшим руководством и в конце концов совсем без поддержки. Пока учащийся не достиг стандартов для всех базовых навыков, он будет выполнять дополнительные задачи с поддержкой. Если необходима дополнительная практика, он получит задачи примерно с тем же уровнем поддержки. Если же учащийся испытывает трудности с определенными аспектами работы, ему будут предложены задачи с дополнительной поддержкой и (или) руководством для совершенствования этих аспектов.