Как лучше учить: сначала дать теорию, потом задачу, или наоборот? / Skillbox Media

Содержание:

• Из чего складывается когнитивная нагрузка
• Как можно оптимизировать когнитивную нагрузку
• Как проходило исследование
• Какие гипотезы выдвигали исследователи
• Какие результаты получились
• Какие выводы сделали учёные
• Когда работает подход «сначала задача, потом объяснение»

Существует несколько подходов к обучению студентов с использованием учебного материала. Один из методов заключается в том, чтобы сначала объяснить теорию, а затем предложить задачу для решения. Другой подход предлагает сначала представить задачу, чтобы студенты могли самостоятельно поразмышлять над ней, а затем объяснить теоретические аспекты. В оба метода можно включить демонстрацию примера решения аналогичной задачи. Какой из этих подходов более эффективен для студентов?

Когнитивная нагрузка, которую испытывает учащийся, играет важную роль в процессе решения задач. Чем выше эта нагрузка, тем сложнее может оказаться решение. Однако не менее значимым является и успешность выполнения задачи. Не всегда наиболее легкий и комфортный вариант оказывается самым эффективным. Порой, столкнувшись с трудностями и потратив больше времени на размышления, человек может получить более глубокое понимание и большую пользу от процесса. Как же найти оптимальный баланс между этими аспектами для достижения наилучших результатов в обучении?

Анна Горбунова, преподаватель и стажёр-исследователь Лаборатории исследований студенческого опыта Института образования НИУ ВШЭ, поделилась результатами своей научной работы, направленной на анализ педагогической поддержки в процессе решения задач и последовательности учебных заданий. В своем докладе «Педагогическая поддержка при решении задач и последовательность учебных заданий: влияние на когнитивную нагрузку и результаты обучения», представленном на XIII Международной российской конференции исследователей высшего образования (ИВО), она обсудила, как эти факторы влияют на когнитивную нагрузку студентов и их учебные достижения. В настоящее время исследование готовится к публикации, что позволит более широко поделиться его результатами с научным сообществом.

Из чего складывается когнитивная нагрузка

Когнитивная нагрузка — это термин, который описывает количество информации, которую человек может обрабатывать одновременно. Она играет ключевую роль в обучении и восприятии информации. Понимание когнитивной нагрузки позволяет лучше интерпретировать результаты исследований, связанных с обучением и восприятием. Эффективное управление когнитивной нагрузкой помогает повысить качество усвоения информации и улучшить обучение. Важно учитывать, как различная информация воздействует на когнитивные способности, чтобы оптимизировать процесс обучения и сделать его более эффективным. Таким образом, выводы исследования о когнитивной нагрузке помогут лучше понять, как мы воспринимаем и обрабатываем информацию, а также как можно улучшить образовательные методики.

Человеческую память можно классифицировать на кратковременную и долговременную. Кратковременная память, известная также как оперативная или рабочая, отвечает за обработку новой информации и её временное хранение. Важно отметить, что объём кратковременной памяти ограничен, что делает её эффективной только для быстрого запоминания и обработки данных в течение короткого времени. Долговременная память, в отличие от кратковременной, предназначена для хранения информации на длительный срок и имеет значительно больший объём. Понимание этих двух типов памяти помогает лучше организовать процесс обучения и запоминания.

Когнитивная нагрузка представляет собой объем информации, который обрабатывается в данный момент. Если этот объем становится слишком большим, мозг не в состоянии эффективно переносить данные из оперативной памяти в долговременную, где хранится весь накопленный опыт. Таким образом, для успешного обучения необходимо оптимизировать когнитивную нагрузку, чтобы обеспечить эффективное усвоение материала и развитие навыков. Оптимизация когнитивной нагрузки позволяет улучшить образовательные процессы и способствует более глубокому пониманию информации.

Исследователи выделяют три основных типа когнитивной нагрузки. Первый тип – этоIntrinsic cognitive load, которая связана с необходимостью обработки новой информации и зависит от сложности материала. Второй тип – Extrinsic cognitive load, возникающая из-за внешних факторов, таких как оформление учебного материала или методы преподавания. Третий тип – Germane cognitive load, который способствует глубинному пониманию и интеграции знаний. Понимание этих типов когнитивной нагрузки помогает оптимизировать учебный процесс, улучшить усвоение информации и повысить эффективность обучения.

• Внутренняя когнитивная нагрузка. Она зависит от сложности материала, который получает учащийся. На уровень внутренней нагрузки влияет объективная сложность самой информации (например, законы Ньютона понять легче, чем квантовую механику), а также то, насколько она сложна для восприятия конкретного человека (эксперту материал может показаться простым, а новичку в теме — трудным для понимания).
• Внешняя когнитивная нагрузка. Она связана не с самим учебным материалом, а с любыми дополнительными факторами, которые мешают усвоению информации. Например, если во время занятия всё время слышны посторонние звуки — это внешняя когнитивная нагрузка, она забирает ментальные ресурсы человека, которые нужны ему для обучения. Неудобное расписание, неудобный порядок подачи учебного материала тоже могут стать такими факторами.
• Релевантная когнитивная нагрузка. А этот тип нагрузки — полезный, он направлен на то, чтобы человек использовал ресурсы мозга как можно эффективнее. Чёткая структура материала, дополнительные примеры или алгоритмы, нужные для решения задачи, — всё это помогает мозгу обрабатывать информацию и встраивать её в долговременную память.

В данной статье мы подробно рассматриваем теорию когнитивной нагрузки, ее основные принципы и влияние на обучение. Эта концепция помогает понять, как ограниченные ресурсы внимания и памяти влияют на процесс усвоения информации. Изучение когнитивной нагрузки позволяет оптимизировать образовательные стратегии и улучшить качество обучения. Подробности о теории когнитивной нагрузки можно найти в нашей предыдущей статье.

Как можно оптимизировать когнитивную нагрузку

Для успешного обучения важно снизить как внутреннюю, так и внешнюю когнитивную нагрузку, при этом увеличивая релевантную нагрузку. Рекомендуется минимизировать отвлекающие факторы, что позволит учащимся сосредоточиться на внутренних познавательных процессах. Создание спокойной и организованной учебной среды поможет улучшить концентрацию и повысить эффективность усвоения материала.

Читать далее:

Создание курса, который поможет новичку-студенту достичь профессионального мастерства, требует тщательного планирования и структурированного подхода. Прежде всего, важно определить целевую аудиторию и её потребности. Учитывая уровень знаний студентов, необходимо разработать программу, которая будет логически последовательной и охватывать все ключевые аспекты темы.

Курс должен включать теоретические и практические занятия, позволяя студентам применять полученные знания на практике. Важно интегрировать задания и проекты, которые будут стимулировать критическое мышление и креативность, а также помогать развивать навыки решения реальных задач.

Не менее важным является использование разнообразных форматов обучения, таких как видеоуроки, текстовые материалы, вебинары и интерактивные задания. Это сделает процесс обучения более увлекательным и доступным. Обеспечьте регулярную обратную связь и поддержку студентов, чтобы помочь им преодолевать трудности.

Также стоит предусмотреть возможность для студентов взаимодействовать друг с другом, что способствует обмену опытом и идеями. Добавление оценивания и сертификации по завершении курса повысит его ценность и мотивацию для студентов.

Таким образом, хорошо спроектированный курс не только обучает, но и вдохновляет студентов на дальнейшее развитие, подготавливая их к успешной карьере в выбранной области.

Анна Горбунова поделилась информацией о том, что в процессе решения задач, который был в центре внимания авторов исследования, можно использовать два метода для оптимизации учебной нагрузки.

Педагогическая поддержка играет ключевую роль в обучении. Внутренняя поддержка осуществляется через тщательный выбор задач, соответствующих теме и целевой аудитории. Педагог подбирает задачи с открытыми или закрытыми вопросами, которые способствуют более глубокому пониманию материала. Внешняя поддержка включает в себя дополнительные ресурсы, такие как подсказки, рабочие листы с указаниями и алгоритмы решения, которые помогают учащимся справляться с трудностями и достигать поставленных целей. Эффективное сочетание этих видов поддержки способствует более качественному обучению и развитию навыков у студентов.

Вторым важным аспектом является выбор наиболее эффективной последовательности подачи учебных материалов, ориентированной на целевую аудиторию учащихся. Существует два основных метода, которые помогают в этом процессе.

• Дедуктивный — традиционный и самый распространённый. Сначала учащийся знакомится с теоретическим объяснением, смотрит пример решения задачи, а затем самостоятельно решает задачу, опираясь на пример. То есть от обобщённой информации переходит к частным вопросам.
• Индуктивный метод обычно ассоциируют с проблемно-ориентированным обучением. Он подразумевает, что учащийся сразу приступает к вопросу или задаче, пробует поразмышлять самостоятельно и найти ответ, наталкивается на сложности, а уже затем получает теоретическое объяснение.

Анна Горбунова и её команда исследовали влияние различных подходов на когнитивную нагрузку и образовательные результаты студентов. Важным аспектом их исследования стала роль внешней поддержки со стороны преподавателя, которая заключалась в предложении студентам алгоритма решения задач. Это исследование направлено на понимание того, как структурированная помощь может оптимизировать процесс обучения и повысить его эффективность.

Как проходило исследование

В исследовании приняли участие 254 студента юридических факультетов, среди которых были как бакалавры, так и магистры. Исследователи случайным образом разделили участников на три группы и предложили им самостоятельно оценить свои знания в области основ аргументации и критического мышления. Это исследование направлено на выявление уровня понимания и осознания ключевых понятий, связанных с аргументацией и критическим мышлением, что является важным аспектом для будущих юристов.

Группам испытуемых был предоставлен одинаковый учебный материал, который был представлен в различной последовательности.

• Дедуктивная последовательность: сначала студенты прослушали лекцию 1, получили пример с алгоритмом решения 1, затем послушали лекцию 2 и получили пример с алгоритмом решения 2, и только потом студентам предложили самостоятельно решить задачи 1 и 2.
• Индуктивная последовательность без педагогической поддержки: студентам сразу предложили самостоятельно решить задачи 1 и 2 и только потом дали послушать лекцию 1, предложили пример с алгоритмом решения 1, затем последовали лекция 2 и пример с алгоритмом решения 2.
• Индуктивная последовательность с педагогической поддержкой: здесь студентам сначала дали пример с алгоритмом решения и задачу 1, потом лекцию 1, затем предложили пример с алгоритмом решения и задачу 2, потом лекцию 2.

В первом варианте студенты начинали решать задачи только после изучения теоретического материала и алгоритмов. Во втором варианте они сначала пытались решить задачи, а затем уже получали объяснения и алгоритмы. В третьем варианте задачи для самостоятельной работы сразу предлагались с алгоритмами решения, после чего следовала теоретическая часть. Этот подход позволяет более глубоко усвоить материал и развить навыки самостоятельной работы.

Анна Горбунова пояснила, что под алгоритмом решения подразумевается аналогичный пример, который используется для демонстрации подхода к решению задачи. Например, студентам необходимо выделить посылки и выводы из заданного аргумента. В качестве алгоритма им предоставляется пример разбора, где четко обозначено, что является посылкой, а что выводом. Это помогает лучше понять структуру аргументации и развивает навыки критического мышления.

В процессе исследования ученые оценивали когнитивную нагрузку у испытуемых, используя опросы с вопросами о восприятии материала. Вопросы включали: «Насколько сложным вам показался этот материал?», «Было ли вам удобно его изучать?», «Как часто вы отвлекались во время изучения?» и другие. Эти данные помогают понять, как различные факторы влияют на восприятие информации и обучение.

Анна отметила, что существует альтернативный способ измерения когнитивной нагрузки — с использованием физиологических показателей, таких как сердечный ритм или движения глаз. Однако для этого необходимо дорогостоящее оборудование. Кроме того, как подчеркивает Анна, недавние исследования показывают, что метод опросов обладает более высокой валидностью.

Читать также:

Нейронауки об образовании представляют собой междисциплинарную область, изучающую взаимосвязь между процессами обучения и функционированием мозга. Эта наука помогает понять, как люди учатся, какие методы обучения наиболее эффективны и как можно адаптировать образовательные подходы для разных категорий учащихся. Нейронауки предоставляют ценную информацию для педагогов, позволяя им применять научно обоснованные методы в своей практике. Знания о нейробиологии, когнитивных процессах и влиянии эмоций на обучение помогут учителям создавать более эффективные учебные программы, способствующие глубокому усвоению материала. Использование нейронаучных данных может привести к улучшению образовательных результатов, повышению мотивации учащихся и более успешной социализации в учебной среде. Важно, чтобы educators учитывали достижения нейронаук в своей работе, чтобы обеспечить качественное образование, соответствующее современным требованиям.

После изучения материала и выполнения заданий студенты подверглись оценке результатов их работы исследователями.

Какие гипотезы выдвигали исследователи

Перед началом исследования ученые сформулировали ряд гипотез. Эти гипотезы послужили основой для дальнейшего анализа и исследования, направленного на выявление закономерностей и особенностей изучаемого явления. Формулировка гипотез является важным этапом научного процесса, так как она определяет направление исследований и помогает сосредоточиться на ключевых аспектах темы. Основываясь на данных, полученных в ходе экспериментов, ученые могли проверить свои предположения и внести необходимые коррективы в теоретическую основу своих выводов.

• Самая высокая когнитивная нагрузка, как внутренняя так и внешняя, должна быть при индуктивной последовательности без поддержки. А самая низкая — при дедуктивной (потому что там всё «разжёвывают»). То есть сложнее всего для студентов окажется решение задач без подготовки и алгоритмов решения, а проще всего — традиционная последовательность, где самостоятельная работа над задачей следует за объяснением.
• Уровень релевантной нагрузки и образовательные результаты в дедуктивном методе должны быть выше, чем в индуктивном с поддержкой. А в индуктивном методе без поддержки релевантная когнитивная нагрузка и результаты студентов ниже всего.

Тем не менее, результаты эксперимента лишь частично подтвердили выдвинутые гипотезы.

Какие результаты получились

Результаты эксперимента показали, что внутренняя когнитивная нагрузка, определяемая сложностью учебного материала, не зависит от порядка его представления. Исследователи не выявили статистически значительных различий в этом показателе среди трех групп участников. Это позволяет предположить, что внутренняя когнитивная нагрузка более связана с качеством изложения учебного материала, то есть с тем, насколько понятно он сформулирован, чем с его формой или видом. Таким образом, для повышения эффективности обучения важно сосредоточиться на ясности и доступности изложения информации.

Внешняя когнитивная нагрузка значительно влияет на процесс обучения студентов. Решение задач без предварительной подготовки и поддержки стало для них сложной задачей. В такой ситуации студенты больше сосредотачивались на попытках справиться с заданием, нежели на понимании и запоминании нового материала. В то же время, при использовании дедуктивной и индуктивной последовательности с поддержкой, уровень внешней когнитивной нагрузки оказался сопоставимым. Это свидетельствует о том, что правильная организация учебного процесса может существенно облегчить усвоение информации и повысить эффективность обучения.

Для понимания сложности обучения не имеет значения, в какой последовательности предоставляется материал — будь то дедуктивный или индуктивный подход с поддержкой. Главное — это эффективность методики, которая способствует усвоению знаний.

Полезная релевантная нагрузка была наивысшей у группы, использовавшей индуктивный метод с поддержкой. В группах, которые применили дедуктивный подход и индуктивный метод без поддержки, показатели оказались схожими. Это свидетельствует о важности поддержки в обучении и эффективности индуктивного метода для достижения лучших результатов.

Исследование показало, что студенты, использующие дедуктивный метод обучения, демонстрируют наилучшие результаты. Эта группа сначала слушала лекцию и изучала примеры, а затем самостоятельно решала задачи. Чуть меньшие успехи показали студенты, обучавшиеся по индуктивному методу с поддержкой, который включал предварительное изучение алгоритма решения задач и самих задач, а лишь затем лекцию. Наименьшие результаты наблюдались у студентов, которые решали задачи без предварительной подготовки и примеров. Эти выводы подчеркивают важность структурированного подхода в обучении, который сочетает теорию и практику.

Чтение является важным аспектом нашей жизни, который способствует развитию ума и расширению кругозора. Книги, статьи и другие материалы обогащают нас новыми знаниями и идеями. Важно не только читать, но и анализировать прочитанное. Это помогает углубить понимание тем и усвоить информацию. Регулярное чтение улучшает концентрацию и навыки критического мышления. Оно также развивает воображение и творческие способности. Поэтому стоит уделять внимание чтению, выбирая разнообразные жанры и темы, чтобы максимизировать пользу от этого процесса.

Кривая забывания — это концепция, описывающая, как быстро человек забывает информацию после её усвоения. Она демонстрирует, что без повторения и закрепления знаний большая часть информации теряется в короткие сроки. Чтобы помочь студентам запомнить информацию на длительный срок, важно внедрять стратегии активного обучения. Использование методов, таких как повторение, ассоциации и практика в контексте, может значительно улучшить запоминание. Кроме того, применение технологий, таких как цифровые карточки и мобильные приложения для обучения, позволяет создать эффективную среду для повторения материала. Важно также учитывать индивидуальные особенности каждого студента, адаптируя методы обучения под их потребности. Таким образом, осознание кривой забывания и применение эффективных стратегий поможет студентам не только запоминать информацию, но и успешно применять её в будущем.

Какие выводы сделали учёные

Анна Горбунова подчеркивает, что ясные инструкции и подробные объяснения значительно улучшают способность оперативной памяти усваивать новую информацию. При проектировании учебного процесса необходимо учитывать уровень знаний студентов, что позволяет эффективно структурировать материал и снизить внешнюю нагрузку. Предоставление учащимся алгоритмов для решения задач является полезным инструментом. Поэтому Анна рекомендует в рамках проблемно-ориентированного обучения не оставлять студентов без поддержки при столкновении с новыми задачами, а обеспечивать их необходимыми алгоритмами для решения. Такой подход способствует более глубокому пониманию и усвоению материала.

Вопрос о том, стоит ли сразу предоставлять задачу без алгоритма решения, а затем переходить к теоретическому объяснению, остается открытым. При определенных условиях такой подход может быть эффективным. В следующем разделе статьи мы подробнее рассмотрим, когда и как этот метод может быть применен с максимальной пользой для понимания материала.

Когда работает подход «сначала задача, потом объяснение»

Исследование, проведенное учеными из Швейцарской высшей технической школы Цюриха, Танмай Синхой и Ману Капуром, проанализировало результаты 53 научных работ, посвященных эффективности последовательности подачи учебного материала. Исследователи рассматривали два подхода: один, при котором объяснение материала следует после решения задачи, и другой, где учащийся сначала пытается решить задачу, а затем получает объяснение. Эти выводы могут оказать значительное влияние на методы обучения и подходы к образовательному процессу.

Сторонники первого подхода утверждают, что отсутствие подготовки приводит к тому, что учащиеся тратят значительное количество времени и усилий на неверные попытки, что перегружает их оперативную память и усложняет процесс обучения. В то же время, противники этой точки зрения считают, что предоставление учащимся возможности для свободного поиска решений способствует развитию их навыков. Позволяя использовать уже имеющиеся знания и опыт, учащиеся могут прийти к более точным выводам и лучше усвоить материал.

Ключевым элементом данного подхода является концепция «продуктивной неудачи» (англ. productive failure). Суть данного метода заключается в том, что в образовательный процесс целенаправленно внедряется высокая вероятность ошибок на начальном этапе знакомства учащихся с новой задачей или проблемой. В этот период студенты исследуют различные способы решения, используют свою интуицию и предлагают собственные идеи. Поскольку они еще не знакомы с теоретическими основами, их предложения зачастую оказываются неверными. В дальнейшем педагог организует объяснение таким образом, чтобы разобрать сделанные ошибки и ответить на возникшие вопросы. Исследования, проведенные Синхой и Капур, показывают, что разрешая учащимся ошибаться на ранних стадиях, этот подход существенно снижает вероятность ошибок на более поздних этапах обучения. Таким образом, «продуктивная неудача» становится важным инструментом в формировании глубокого понимания материала и развития критического мышления у студентов.

Метаанализ, проведённый учеными, выявил, что подход «сначала задача, потом объяснение» часто оказывается более эффективным, чем его противоположность. Однако следует учитывать несколько нюансов. Этот метод обучения позволяет активировать интерес студентов и углубить их понимание материала, что в конечном итоге способствует лучшему усвоению знаний. Важно помнить, что эффективность подхода может варьироваться в зависимости от контекста и индивидуальных особенностей учащихся.

Эта стратегия наиболее эффективно демонстрирует передачу декларативного знания, то есть объяснение концепций и связей между объектами и явлениями. Декларативное знание чаще всего встречается в гуманитарных и социальных науках. В то же время, при освоении процедурного знания, связанного с вопросом «как это сделать», оба подхода показывают схожую эффективность, что характерно для технических дисциплин.

Программа обучения должна включать концепцию «продуктивной неудачи», что играет важную роль в процессе обучения. Синха и Капур выделяют ключевые элементы этой концепции. Продуктивная неудача позволяет студентам учиться на своих ошибках, развивать устойчивость и критическое мышление. Это также способствует формированию навыков адаптации к изменениям и умению находить решения в сложных ситуациях. Важно, чтобы образовательные программы поддерживали эту концепцию, создавая среду, в которой ошибки рассматриваются как часть учебного процесса, а не как препятствие.

• групповая работа над первичным решением задачи и генерация идей;
• объяснение на основе гипотез учащихся;
• взаимодействие педагога с учащимися в форме диалога, а не лекции (даже на этапе объяснения).

При наличии всех необходимых условий обучение, начинающееся с решения конкретной задачи или проблемы, будет эффективным. Такой подход способствует более глубокому пониманию материала и развитию навыков, необходимых для успешного решения практических вопросов.

Возраст учеников существенно влияет на эффективность педагогической стратегии. Исследования показывают, что для школьников с второго по пятый класс подход «сначала задача, потом объяснение» может иметь негативные последствия. Это объясняется недостаточным уровнем развития когнитивных стратегий у этих детей, что затрудняет использование имеющихся знаний для генерации решений и их оценки. В связи с этим Синха и Капур рекомендуют применять скаффолдинг, предоставляя ученикам новые задачи, что поможет им лучше справляться с учебным материалом и развивать необходимые навыки.

Учёные подчеркивают, что делать окончательные выводы на текущий момент преждевременно и предлагают новые направления для дальнейших исследований. В частности, существует недостаток научных работ, посвящённых обучению взрослых, что открывает возможности для более глубокого изучения этой темы. Необходимы дополнительные исследования, чтобы понять особенности и эффективность методов обучения в этой возрастной категории.

Читать также:

• Методы метапознания: как научить учиться детей и взрослых
• Что представляет собой эвристическое обучение
• Как обучение на основе феноменов учит решать реальные проблемы