Эффект отработанного примера - Worked-example effect

В эффект отработанного примера эффект обучения, предсказанный теория когнитивной нагрузки (Свеллер, 1988). В частности, это относится к эффекту обучения, наблюдаемому при использовании проработанных примеров как часть обучения, по сравнению с другими методиками 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, p. 165).

Рабочие примеры улучшают обучение, снижая когнитивную нагрузку во время приобретения навыков, и «это одна из самых ранних и, вероятно, наиболее известных техник снижения когнитивной нагрузки» (Паас и др., 2003). В частности, рабочие примеры содержат инструкции по сокращению внутренняя когнитивная нагрузка для учащегося изначально, когда мало схемы доступны. Посторонняя нагрузка сокращается за счет выстраивания обработанных примеров в начале приобретения навыков. Наконец, рабочие примеры могут увеличить немецкий груз когда запрашивается самоочевидность используются (Паас и др., 2003).

Ренкл (2005) предполагает, что отработанные примеры лучше всего использовать в «последовательностях выцветшие примеры для определенных типов проблем, чтобы способствовать пониманию в приобретении навыков ", и чтобы подсказки, справочная система и / или обучение использовались для облегчения самооценки учащихся. Это мнение подтверждается экспериментальными результатами, сравнивающими потускневшую процедуру на отработанном примере и хорошо обоснованный подход к решению проблем (Schwonke et al., 2009).

«Однако важно отметить, что изучение [рабочих примеров] теряет свою эффективность с увеличением опыта» (Renkl, 2005), эффект, известный как эффект отмены экспертизы (Калюга, 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 мультимедийной обучающей среде остается областью активных исследований (Renk l, 2005).

Определения

Пример работы

"А рабочий пример представляет собой пошаговую демонстрацию того, как выполнить задачу или как решить проблему »(Clark, Nguyen, Sweller, 2006, p. 190). Рабочие примеры разработаны для поддержки первоначального приобретения когнитивных навыков путем введения сформулированная проблема, шаги решения и окончательное решение (Renkl, 2005). Изучение рабочих примеров - это эффективная учебная стратегия для обучения комплексным навыкам решения проблем (van Merriënboer, 1997). Это потому, что обучение на основе примеров предоставляет экспертные ментальные модели, чтобы объяснить шаги решения для новичков.

Пример обработки геометрии с использованием свойства tangent-radius.

Рабочие примеры, подобные приведенному выше, обычно можно найти в учебниках по математике 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, рабочие примеры теряют свою эффективность из-за эффекта реверсирования знаний. 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 прямо 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 рабочим 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 разработанных 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 когнитивная нагрузка перспектива (Sweller & Cooper, 1985; Cooper & Sweller, 1987; Sweller, 1988). Изучая тактику решения проблем, Свеллер и Купер использовали рабочие примеры в качестве замены традиционному решению 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-проблем, а не отдельные проработанные примеры. Ренкл (2005) предполагает, что обучение на проработанных примерах более эффективно, когда используется серия. 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 отработанного примера. В одном эксперименте ученики использовали геометрию Когнитивный репетитор которые отличаются представлением проработанных примеров или нет. В эксперименте 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, которые произошли из-за непонимания цели отработанных примеров, воспроизвести положительные эффекты, полученные в первом эксперименте, и исследовать лежащие в основе подходы к обучению, которые объясняют, почему рабочие примеры были лучше эффекты эффективности. Для достижения этих целей учеников попросили думать вслух, используя мысли вслух протокол. 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).

Обратный эффект экспертизы

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 знаний учащегося, называемым эффект отмены экспертизы. 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 Нивельштейн и др. (2013) утверждают, что как эффект отработанного примера, так и эффект реверсирования 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 обратное влияние опыта как на новичков, так и на продвинутых студентов-юристов. Результаты исследования показывают, что отработанные примеры имели эффект эффективности как для начинающих студентов, так и для продвинутых студентов-юристов, хотя у продвинутых студентов было 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 рабочих примерах) снижает посторонняя когнитивная нагрузка. Они назвали эту единственную модальность, эффект обучения вниманию, как эффект разделения внимания (Чендлер и Свеллер, 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 показано в (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 анимированные 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 экспертизы (Калюга, Эйрес, Чендлер и Свеллер, 2003). Предлагается, чтобы отработанные примеры со временем исчезли, чтобы заменить их проблемами для практики. (Ренкл, Аткинсон и Майер, 2000 г.). Таким образом, при разработке рабочих примеров важно учитывать учащегося, а также средства массовой информации, иначе учащиеся могут не работать 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 руководство или мультикультурное общение, шаги решения сложнее описать, а отработанные примеры могут быть не самыми лучшими. эффективный метод обучения. Подход на основе разработанного примера 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 представление о 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 все еще могут испытывать трудности с пониманием концепций, если в приведенных примерах с неполной или несколько неточной информацией (так называемые выцветшие примеры) до приобретения базовых знаний предметной области или навыков грамотности по предмету. 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, разработанные примеры могут представлять собой когнитивную нагрузку и вызывать избыточность у учащихся с предшествующими знаниями (Kalyuga, Ayres, Chandler, & Sweller, 2003), в отличие от учеников-новичков, в которых разработанные примеры скорее служат компасом, прямые руководства 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, «хотя бы добавить 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 их подражание студентам), иллюстрирующих несколько стратегий и подходов к аналогичным проблемам, помогает способствовать широкой передаче знаний 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.