Эффект отработанного примера - Worked-example effect

Эффект рабочего примера - это эффект обучения, предсказанный теорией когнитивной нагрузки (Sweller, 1988). В частности, это относится к эффекту обучения, наблюдаемому при использовании проработанных примеров как часть обучения, по сравнению с другими методами обучения, такими как решение проблем (Renkl, 2005) и обучение открытию (Mayer, 2004). Согласно Свеллеру: «Эффект проработанного примера является наиболее известным и наиболее широко изученным из эффектов когнитивной нагрузки» (Sweller, 2006, стр. 165).

Рабочие примеры улучшают обучение за счет снижения когнитивной нагрузки во время приобретения навыков и «являются одним из самых ранних и, вероятно, наиболее известных методов снижения когнитивной нагрузки» (Паас и др., 2003). В частности, рабочие примеры предоставляют инструкции по снижению посторонней когнитивной нагрузки и соответствующей когнитивной нагрузки для учащегося на начальном этапе, когда доступно несколько схем . Внутренняя когнитивная нагрузка - это третий тип когнитивной нагрузки, обеспечивающий неснижаемую базовую нагрузку. Посторонняя нагрузка снижается за счет выстраивания обработанных примеров в начале освоения навыков. Наконец, проработанные примеры также могут увеличить уместную нагрузку, если используются подсказки, которые не требуют пояснений (Паас и др., 2003).

Ренкл (2005) предполагает, что отработанные примеры лучше всего использовать в «последовательностях выцветших примеров для определенных типов задач, чтобы способствовать пониманию при приобретении навыков», и что подсказки, справочная система и / или обучение должны использоваться для облегчения самооценки учащихся. -объяснения. Это мнение подтверждается экспериментальными данными, сравнивающими устаревшую процедуру на отработанном примере и хорошо обоснованный подход к решению проблем (Schwonke et al., 2009).

«Однако важно отметить, что изучение [отработанных примеров] теряет свою эффективность с увеличением опыта» (Renkl, 2005), эффект, известный как эффект отмены опыта (Kalyuga, 2007). Дополнительные ограничения классического метода рабочего примера включают «сосредоточение на одном единственном правильном решении и на областях алгоритмических навыков» (Renkl, 2005). Устранение таких ограничений в мультимедийных обучающих средах остается областью активных исследований (Renk l, 2005).

Определения

Пример работы

« Рабочий пример - это пошаговая демонстрация того, как выполнить задачу или как решить проблему» (Кларк, Нгуен, Свеллер, 2006, стр. 190). Рабочие примеры предназначены для поддержки первоначального приобретения когнитивных навыков путем представления сформулированной проблемы, шагов решения и окончательного решения (Renkl, 2005). Изучение рабочих примеров - это эффективная учебная стратегия для обучения комплексным навыкам решения проблем (van Merriënboer, 1997). Это потому, что инструкция на основе примеров предоставляет экспертные ментальные модели, чтобы объяснить шаги решения для новичков.

Пример работы с геометрией с использованием свойства tangent-radius.

Рабочие примеры, подобные приведенному выше, обычно можно найти в учебниках математики или геометрии, но они также используются в других областях. Рабочие примеры были разработаны для музыки, шахмат, легкой атлетики и компьютерного программирования (Atkinson, Derry, Renkl, & Wortham, 2000).

Выцветшие рабочие примеры

«Чтобы облегчить переход от изучения проработанных примеров на ранних стадиях приобретения навыков к решению проблем на более поздних стадиях, эффективно постепенно сокращать проработанные шаги решения» (Renkl et al., 2004). Затухание шагов в проработанном примере запускает самообъяснительные действия, которые состоят из собственных объяснений учащихся причин для данных шагов решения (Renkl et al., 2004).

По мере того, как учащиеся приобретают опыт в интересующей предметной области, отработанные примеры теряют свою эффективность из-за эффекта обращения опыта. Использование выцветших рабочих примеров устраняет этот эффект, структурируя переход учащихся от изучения рабочего примера к обучению с решением проблем. (Salden et al., 2008)

Самообъяснения

По словам Ренкла (2005), самоочевидные объяснения - это «объяснения, предоставляемые учащимися и в основном адресованные им самим. Они содержат информацию, которая непосредственно не дается в учебных материалах и которая относится к этапам решения и их причинам. Они также могут ссылаться на структурным и поверхностным особенностям проблем или типам проблем ".

«Самообъяснения важны и необходимы» (Chi et al., 1989) при работе с отработанным примером, поскольку «успешные ученики изучали примеры в течение более длительных периодов времени и более активно объясняли их себе» (Chi et al., 1989). Однако, поскольку большинство учащихся являются пассивными и поверхностными самообъяснениями (Renkl, 1997), их «следует направлять к активному самообъяснению проработанных примеров» (Renkl, 2005).

Доказательства для

Эффект отработанного примера предполагает, что обучение на основе отработанного примера более эффективно, чем решение проблем, и ряд исследований продемонстрировали этот эффект.

Свеллер и Купер не были первыми, кто использовал эту форму обучения, но, безусловно, они были первыми, кто описал ее с точки зрения когнитивной нагрузки (Sweller & Cooper, 1985; Cooper & Sweller, 1987; Sweller, 1988). Изучая тактику решения проблем, Свеллер и Купер использовали рабочие примеры вместо обычного решения проблем для тех, кто изучает алгебру. Они обнаружили, что учащиеся, изучавшие рабочие примеры, показали значительно лучшие результаты, чем учащиеся, активно решавшие задачи (Sweller & Cooper, 1985; Cooper & Sweller, 1987). Свеллер и Купер (1985) разработали рабочие примеры как средство ограничения поиска решения проблем. Важно отметить, что Sweller & Cooper (1985) использовали пары проработанных примеров и задач, а не отдельные проработанные примеры. Ренкл (2005) предполагает, что обучение на отработанных примерах более эффективно, когда используется ряд. Пиллэй (1994) обнаружил, что рабочие примеры, показывающие 3 промежуточных этапа задачи, были более эффективными, чем показ только одного, но предположил, что расстояние между этапами должно быть достаточно небольшим, чтобы студенты могли соединять их, не создавая собственных связей.

Schwonke et al. (2009) в двух экспериментах с Cognitive Tutors исследовали эффект рабочего примера. В одном эксперименте студенты использовали Geometry Cognitive Tutor, который отличался представлением проработанных примеров или нет. В ходе эксперимента учащимся, которым были представлены рабочие примеры, требовалось меньше времени для обучения, чтобы получить процедурные навыки и концептуальное понимание геометрии. Во втором эксперименте авторы стремились избежать негативных эффектов, возникающих из-за непонимания цели проработанных примеров, воспроизвести положительные эффекты, полученные в первом эксперименте, и исследовать лежащие в основе подходы к обучению, которые объясняют, почему у проработанных примеров было больше эффекты эффективности. Для достижения этих целей учеников попросили думать вслух, используя протокол « мысли вслух» . Результаты показали, что эффект эффективности, полученный в первом эксперименте, был воспроизведен и во втором эксперименте, и студенты имели более глубокое концептуальное понимание (Schwonke et al., 2009).

Гог, Кестер и Паас (2011) исследовали эффективность трех стратегий обучения на основе примеров для решения проблем, связанных с когнитивной нагрузкой и обучением новичков; с помощью задач по диагностике электрических цепей. Используются три стратегии: только отработанный пример, пары пример-проблема и пары проблема-пример. Результаты исследования показали, что учащиеся в условиях пары «только проработанный пример и пример-задача» значительно превосходили учащихся в паре «проблема-пример» и условиях решения задач. Также было замечено, что более высокая производительность была достигнута при значительно меньшем вложении умственных усилий во время тренировки (Gog, Kester and Paas, 2011).

Эффект отмены опыта

Хотя ряд исследований показал, что отработанные примеры положительно влияют на учащихся, Калюга и др. (2000, 2001a, b) показали, что эффект отработанного примера связан с уровнем компетентности учащегося, что называется эффектом обращения опыта . В трех исследованиях (Калюга и др. 2000, 2001а, б) использовались отработанные примеры в различных экспериментах, экранные диаграммы в машиностроении, примеры с пояснительными инструкциями по написанию схем для релейных схем и логики программирования. В различных исследованиях (Калюга и др. 2000, 2001а, б) было показано, что эффект эффективности отработанных примеров стал неэффективным и часто приводил к негативным последствиям для более осведомленных учеников (Калюга, 2007). Однако Nievelstein et al. (2013) утверждают, что как эффект отработанного примера, так и эффект реверсирования экспертных знаний, которые изучались ранее, были основаны на хорошо структурированных когнитивных задачах, таких как механика (Калюга и др., 2000). В исследовании с использованием менее структурированной задачи и судебных дел Nievelstein et al. (2013) изучает эффект отработанного примера и обратный эффект как для новичков, так и для продвинутых студентов-юристов. Результаты исследования показывают, что отработанные примеры имели эффект эффективности как для начинающих студентов, так и для продвинутых студентов-юристов, даже несмотря на то, что продвинутые студенты имели значительно больше предварительных знаний.

Другой вопрос, касающийся рабочих примеров, был замечен Quilici & Mayer (1996), которые обнаружили, что предоставление учащимся трех примеров каждого типа задач, а не одного, не приводит к каким-либо различиям в способности учащихся сортировать последующие проблемы в соответствующие типы. Как указали Wise & O'Neill, это не означает, что дополнительное руководство никогда не приведет к успехам в обучении; мы просто не можем предполагать, что так будет всегда.

Также ведутся споры о том, насколько полным должен быть проработанный пример. Паас (1992) обнаружил, что учащиеся в состоянии «завершения», которым задали задачу только наполовину, справились с тестовыми задачами так же хорошо, как и те, кому дали задачи полностью.

Разработка эффективных рабочих примеров

Уорд и Свеллер (1990) предположили, что при некоторых условиях «отработанные примеры не более эффективны и, возможно, менее эффективны, чем решение проблем» (стр. 1). Таким образом, важно, чтобы проработанные примеры были эффективно структурированы, чтобы посторонняя когнитивная нагрузка не влияла на учащихся. Чандлер и Свеллер (1992) предложили важный способ структурирования рабочих примеров. Они обнаружили, что интеграция текста и диаграмм (в рамках проработанных примеров) снижает постороннюю когнитивную нагрузку . Они назвали эту единственную модальность, эффект обучения вниманию, эффектом разделения внимания (Chandler and Sweller, 1992). Tabbers, Martens и Van Merriënboer (2000) предположили, что можно предотвратить разделение внимания, представив текст как аудио.

Ренкл (2005) предполагает, что учащиеся получают глубокое понимание только через проработанные примеры, когда примеры: (1) не требуют пояснений, (2) предоставляют основанные на принципах, минималистские и учебные объяснения, основанные на примерах, как показывают справки (3). отношения между различными представлениями (4) выделяют структурные особенности, которые имеют отношение к выбору правильной процедуры решения (5) выделяют значимые строительные блоки.

Не все рабочие примеры основаны на печати, как в исследовании Тармизи и Свеллера. Льюис (2005), например, предлагаемые анимационные демонстрации являются формой отработанного примера. Анимированные демонстрации полезны, потому что эта мультимедийная презентация объединяет отработанный пример и эффекты модальности в рамках единой учебной стратегии.

Аудитория

Начинающие ученики

Оказывается, отработанные примеры подходят не всем учащимся. Учащиеся с предварительным знанием предмета считают эту форму инструкций излишней и могут пострадать от последствий этой избыточности. Это было описано как эффект отмены опыта (Kalyuga, Ayres, Chandler, & Sweller, 2003). Предлагается, чтобы отработанные примеры со временем исчезли, чтобы заменить их задачами для практики (Renkl, Atkinson & Maier, 2000) . Таким образом, при разработке рабочих примеров важно учитывать учащегося, а также средства массовой информации, в противном случае учащиеся могут работать не так, как ожидалось.

Поскольку проработанные примеры включают шаги по достижению решения; они могут использоваться только в тех областях, где могут применяться алгоритмы (математика, физика, программирование и т. д.) (Renkl, 2005). Для творческих занятий, таких как интерпретация стихов или учебных контекстов, когда существует бесконечное количество потенциальных мешающих факторов, таких как разрешение конфликтов, эффективное лидерство или мультикультурное общение, шаги решения сложнее описать, а отработанные примеры могут быть не самыми лучшими. эффективный метод обучения. Разработанный примерный подход считается одним из лучших мультимедийных принципов обучения математике. Рабочие примеры помогают направить внимание учащегося на то, что необходимо изучить, а также развить навыки грамотности. Он служит руководством для подготовки новичков к эффективному решению проблем после понимания любой рассматриваемой концепции. Ренкл (2005) утверждает, что учащиеся имеют очень ограниченное понимание предметной области, когда они пытаются решать проблемы без каких-либо проработанных примеров. Таким образом, учащиеся получают глубокое понимание предметной области, когда они получают отработанные примеры в начале приобретения когнитивных навыков. Примеры дают учащимся подсказку о правильных шагах к решению проблемы.

Недавнее исследование (Rourke, 2006) показало, что новички могут все еще испытывать трудности с пониманием концепций, если в приведенных примерах содержится неполная или несколько неточная информация (известная как выцветшие примеры) до приобретения базовых знаний предметной области или навыков грамотности в предметной области. Это основано на том, как новичок и опытный ученик структурируют свои схемы обучения - зная соответствующую процедуру / подход для использования при поиске и интерпретации проблемы. С другой стороны, отработанные примеры могут создавать когнитивную нагрузку и вызывать избыточность для учащихся с предшествующими знаниями (Kalyuga, Ayres, Chandler, & Sweller, 2003), в отличие от новичков, в которых отработанные примеры скорее служат компасом. который предоставляет прямые рекомендации по решению аналогичных проблем (Rourke, 2006). Это также применимо, когда начинающие ученики оценивают прототипы, которые воплощают основные характеристики работы, отработанные примеры. Это также может помочь новичку в семантической обработке, необходимой для полного понимания произведения искусства или дизайна (Rourke, 2006).

Модель наработанных примеров - это один из нескольких сильных когнитивных методов обучения, имеющих большое значение, которые помогают учителям способствовать обучению. Это принцип приложения, который значительно расширяет возможности новичков в приобретении знаний в контексте аутентичного решения проблем. Рид и Болстад (1991) указывают, что одного примера может быть недостаточно для того, чтобы помочь студенту вызвать полезную идею, и что включение второго примера, иллюстрирующего идею, особенно того, который является более сложным, чем первый, дает значительные преимущества для эффективности передачи. Итак, «по крайней мере, добавьте второй пример», по-видимому, является основным правилом для учебного дизайна с отработанными примерами. Кроме того, Спиро, Фельтович, Якобсон и Коулсон (1991) подтвердили, что предоставление широкого спектра примеров (и подражание ученикам), иллюстрирующих несколько стратегий и подходов к аналогичным проблемам, способствует широкому обмену знаниями и «когнитивной гибкости».

Учебная модель обучения на основе примеров, предложенная Ренкл и Аткинсон (2007), предполагает, что студенты получают более глубокое понимание принципов предметной области, когда они получают отработанные примеры в начале приобретения когнитивных навыков.

Languages

In other projects