Десять шагов комплексного обучения. Четырехкомпонентная модель дизайна обучения

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.