Обучение — это процесс приобретения нового понимания , знаний , поведения , навыков , ценностей , отношений и предпочтений . [1] Способностью к обучению обладают люди , животные и некоторые машины ; также есть свидетельства того, что некоторые растения способны к обучению . [2] Некоторое обучение происходит мгновенно, вызванное единичным событием (например, ожогом от горячей плиты ), но многие навыки и знания накапливаются в результате повторного опыта. [3] Изменения, вызванные обучением, часто сохраняются на протяжении всей жизни, и трудно отличить усвоенный материал, который кажется «потерянным», от того, который невозможно восстановить. [4]
Человеческое обучение начинается с рождения (оно может начаться даже раньше [5] ) и продолжается до смерти как следствие постоянного взаимодействия между людьми и их окружением. Природа и процессы, вовлеченные в обучение, изучаются во многих устоявшихся областях (включая педагогическую психологию , нейропсихологию , экспериментальную психологию , когнитивные науки и педагогику ), а также в новых областях знаний (например, с общим интересом к теме обучения на событиях безопасности, таких как инциденты/несчастные случаи , [6] или в системах совместного обучения в области здравоохранения [7] ). Исследования в таких областях привели к выявлению различных видов обучения. Например, обучение может происходить в результате привыкания , или классического обусловливания , оперантного обусловливания или в результате более сложных видов деятельности, таких как игра , что наблюдается только у относительно умных животных. [8] [9] Обучение может происходить осознанно или без осознанного понимания. Усвоение того, что неприятного события нельзя избежать или избежать, может привести к состоянию, называемому выученной беспомощностью . [10] Существуют доказательства пренатального поведенческого обучения человека , при котором привыкание наблюдалось уже на 32 неделе беременности , что указывает на то, что центральная нервная система достаточно развита и готова к обучению и запоминанию , которые возникают на очень ранних стадиях развития . [11]
Игра рассматривалась несколькими теоретиками как форма обучения. Дети экспериментируют с миром, изучают правила и учатся взаимодействовать через игру. Лев Выготский согласен, что игра имеет решающее значение для развития детей, поскольку они осмысливают свое окружение, играя в обучающие игры. Однако для Выготского игра является первой формой изучения языка и общения, а также стадией, на которой ребенок начинает понимать правила и символы. [12] Это привело к мнению, что обучение в организмах всегда связано с семиозисом , [13] и часто ассоциируется с репрезентативными системами/деятельностью. [14]
Существуют различные функциональные классификации памяти, которые были разработаны. Некоторые исследователи памяти различают память на основе взаимосвязи между задействованными стимулами (ассоциативная и неассоциативная) или на основе того, может ли содержание быть передано посредством языка (декларативная/явная и процедурная/неявная). Некоторые из этих категорий, в свою очередь, могут быть разобраны на подтипы. Например, декларативная память включает в себя как эпизодическую , так и семантическую память.
Неассоциативное обучение относится к «относительно постоянному изменению силы реакции на один стимул из-за многократного воздействия этого стимула». [15] Это определение исключает изменения, вызванные сенсорной адаптацией , усталостью или травмой. [16]
Неассоциативное обучение можно разделить на привыкание и сенсибилизацию .
Привыкание — это пример неассоциативного обучения, при котором один или несколько компонентов врожденной реакции (например, вероятность реакции, длительность реакции) на стимул уменьшаются при повторении стимула. Таким образом, привыкание следует отличать от угасания , которое является ассоциативным процессом. Например, при оперантном угасании реакция снижается, потому что за ней больше не следует вознаграждение. Пример привыкания можно увидеть у мелких певчих птиц: если в клетку поместить чучело совы (или похожего хищника ), птицы сначала реагируют на него так, как будто это настоящий хищник. Вскоре птицы реагируют меньше, демонстрируя привыкание. Если ввести еще одно чучело совы (или убрать и снова ввести то же самое чучело), птицы снова реагируют на него так, как будто это хищник, демонстрируя, что это всего лишь очень специфический стимул, к которому происходит привыкание (а именно, одна конкретная неподвижная сова в одном месте). Процесс привыкания происходит быстрее для стимулов, которые происходят с высокой частотой, чем для стимулов, которые происходят с низкой частотой, а также для слабых и сильных стимулов соответственно. [17] Привыкание было показано практически у каждого вида животных, а также у чувствительного растения Mimosa pudica [18] и крупного простейшего Stentor coeruleus . [19] Эта концепция действует в прямой противоположности сенсибилизации. [17]
Сенсибилизация является примером неассоциативного обучения, при котором прогрессивное усиление ответа следует за повторными введениями стимула . [ 20] Это основано на представлении о том, что защитный рефлекс на стимул, такой как отстранение или побег, становится сильнее после воздействия другого вредного или угрожающего стимула. [21] Повседневным примером этого механизма является повторная тоническая стимуляция периферических нервов, которая происходит, если человек непрерывно потирает руку. Через некоторое время эта стимуляция создает ощущение тепла, которое в конечном итоге может стать болезненным. Эта боль является результатом прогрессивно усиливающегося синаптического ответа периферических нервов. Это посылает предупреждение о том, что стимуляция вредна. [22] [ необходимо разъяснение ] Считается, что сенсибилизация лежит в основе как адаптивных, так и неадаптивных процессов обучения в организме. [23] [ необходима цитата ]
Активное обучение происходит, когда человек берет под контроль свой опыт обучения. Поскольку понимание информации является ключевым аспектом обучения, для учащихся важно осознавать, что они понимают, а что нет. Поступая так, они могут контролировать свое собственное освоение предметов. Активное обучение побуждает учащихся вести внутренний диалог, в котором они вербализуют понимание. Этой и другим метакогнитивным стратегиям можно научить ребенка с течением времени. Исследования в области метакогнитивности доказали ценность активного обучения, утверждая, что в результате обучение обычно находится на более высоком уровне. [24] Кроме того, у учащихся больше стимулов учиться, когда они контролируют не только то, как они учатся, но и то, что они учатся. [25] Активное обучение является ключевой характеристикой обучения, ориентированного на студента . Наоборот, пассивное обучение и прямое обучение являются характеристиками обучения, ориентированного на учителя (или традиционного образования ).
Ассоциативное обучение — это процесс, посредством которого человек или животное усваивает ассоциацию между двумя стимулами или событиями. [26] В классическом обусловливании ранее нейтральный стимул многократно сочетается с вызывающим рефлекс стимулом до тех пор, пока в конечном итоге нейтральный стимул не вызовет ответ сам по себе. В оперантном обусловливании поведение, которое подкрепляется или наказывается в присутствии стимула, становится более или менее вероятным в присутствии этого стимула.
Оперантное обусловливание — это способ, с помощью которого поведение может быть сформировано или изменено в соответствии с желаниями тренера или руководителя. Оперантное обусловливание использует мысль о том, что живые существа ищут удовольствия и избегают боли, и что животное или человек могут учиться, получая либо вознаграждение, либо наказание в определенное время, называемое обусловливанием следа. Обусловливание следа — это небольшой и идеальный период времени между выполнением субъектом желаемого поведения и получением положительного подкрепления в результате его выполнения. Награду необходимо давать сразу после завершения желаемого поведения. [27]
Оперантное обусловливание отличается от классического обусловливания тем, что оно формирует поведение не только на основе телесных рефлексов, которые возникают естественным образом в ответ на определенный стимул, но и фокусируется на формировании желаемого поведения, которое требует осознанного мышления и, в конечном итоге, требует обучения. [28]
Наказание и подкрепление — два основных способа, с помощью которых происходит оперантное обусловливание. Наказание используется для уменьшения нежелательного поведения и в конечном итоге (с точки зрения обучающегося) приводит к избеганию наказания, а не обязательно к избеганию нежелательного поведения. Наказание не является подходящим способом увеличения желаемого поведения для животных или людей. Наказание можно разделить на две подкатегории: положительное наказание и отрицательное наказание. Положительное наказание — это когда к субъекту добавляется неприятный аспект жизни или предмет, по этой причине оно называется положительным наказанием. Например, если родитель шлепает своего ребенка, это будет считаться положительным наказанием, потому что ребенку добавляется шлепок. Отрицательное наказание считается лишением субъекта чего-то любимого или желаемого. Например, когда родитель помещает своего ребенка в тайм-аут, на самом деле ребенок теряет возможность быть с друзьями или наслаждаться свободой делать то, что ему нравится. В этом примере отрицательное наказание — это лишение ребенка желаемых прав играть со своими друзьями и т. д. [29] [30]
С другой стороны, подкрепление используется для усиления желаемого поведения либо через отрицательное подкрепление, либо через положительное подкрепление. Отрицательное подкрепление определяется путем удаления нежелательного аспекта жизни или вещи. Например, собака может научиться сидеть, когда дрессировщик чешет ей уши, что в конечном итоге устраняет ее зуд (нежелательный аспект). Положительное подкрепление определяется путем добавления желаемого аспекта жизни или вещи. Например, собака может научиться сидеть, если она получает лакомство. В этом примере лакомство было добавлено в жизнь собаки. [29] [30]
Типичная парадигма классического обусловливания включает многократное сопряжение безусловного стимула (который неизменно вызывает рефлекторную реакцию) с другим ранее нейтральным стимулом (который обычно не вызывает реакцию). После обусловливания реакция возникает как на безусловный стимул, так и на другой, не связанный с ним стимул (теперь называемый «условным стимулом»). Реакция на условный стимул называется условной реакцией . Классический пример — Иван Павлов и его собаки. [21] Павлов кормил своих собак мясным порошком, что естественным образом вызывало у собак слюнотечение — слюнотечение является рефлекторной реакцией на мясной порошок. Мясной порошок является безусловным стимулом (БС), а слюнотечение — безусловной реакцией (БР). Павлов позвонил в колокольчик, прежде чем подать мясной порошок. Когда Павлов позвонил в колокольчик в первый раз, нейтральный стимул, у собак не выделялась слюна, но как только он положил мясной порошок им в рот, они начали выделять слюну. После многочисленных сочетаний звонка и еды собаки поняли, что звонок сигнализирует о том, что еда скоро появится, и начали выделять слюну, когда услышали звонок. Как только это произошло, звонок стал условным стимулом (УС), а слюнотечение на звонок стало условной реакцией (УР). Классическое обусловливание было продемонстрировано у многих видов. Например, оно наблюдается у медоносных пчел в парадигме рефлекса вытягивания хоботка . [31] Недавно оно было также продемонстрировано у растений гороха огородного. [32]
Другим влиятельным человеком в мире классического обусловливания является Джон Б. Уотсон . Работа Уотсона была очень влиятельной и проложила путь радикальному бихевиоризму Б. Ф. Скиннера . Бихевиоризм Уотсона (и философия науки) находился в прямой противоположности Фрейду и другим подходам, основанным в основном на интроспекции. Точка зрения Уотсона заключалась в том, что интроспективный метод был слишком субъективным и что мы должны ограничить изучение человеческого развития непосредственно наблюдаемым поведением. В 1913 году Уотсон опубликовал статью «Психология как взгляды бихевиориста», в которой он утверждал, что лабораторные исследования должны лучше всего служить психологии как науке. Самым известным и спорным экспериментом Уотсона был « Маленький Альберт », в котором он продемонстрировал, как психологи могут объяснить обучение эмоциям с помощью принципов классического обусловливания.
Наблюдательное обучение — это обучение, которое происходит посредством наблюдения за поведением других. Это форма социального обучения, которая принимает различные формы, основанные на различных процессах. У людей эта форма обучения, по-видимому, не нуждается в подкреплении, но вместо этого требует социальной модели, такой как родитель, брат или сестра, друг или учитель с окружением.
Импринтинг — это вид обучения, происходящий на определенном этапе жизни, который является быстрым и, по-видимому, не зависит от последствий поведения. При сыновнем импринтинге молодые животные, особенно птицы, формируют ассоциацию с другой особью или, в некоторых случаях, с объектом, на который они реагируют так же, как на родителя. В 1935 году австрийский зоолог Конрад Лоренц обнаружил, что некоторые птицы следуют за объектом и формируют связь, если он издает звуки.
Игра обычно описывает поведение, не имеющее конкретной цели, но улучшающее производительность в похожих будущих ситуациях. Это наблюдается у самых разных позвоночных, помимо людей, но в основном ограничивается млекопитающими и птицами . Известно, что кошки играют с клубком ниток в молодом возрасте, что дает им опыт ловли добычи. Помимо неодушевленных предметов, животные могут играть с другими представителями своего вида или другими животными, например, косатки играют с пойманными ими тюленями. Игра влечет за собой значительные издержки для животных, такие как повышенная уязвимость к хищникам и риск получения травм и, возможно, инфекции . Она также потребляет энергию , поэтому должны быть значительные преимущества, связанные с игрой, чтобы она эволюционировала. Игра обычно наблюдается у молодых животных, что предполагает связь с обучением. Однако она может иметь и другие преимущества, не связанные напрямую с обучением, например, улучшение физической формы .
Игра, как она относится к людям как форма обучения, является центральной для обучения и развития ребенка. С помощью игры дети учатся социальным навыкам, таким как совместное использование и сотрудничество. Дети развивают эмоциональные навыки, такие как умение справляться с эмоцией гнева, с помощью игровой деятельности. Как форма обучения, игра также способствует развитию мышления и языковых навыков у детей. [33]
Существует пять типов игры:
Эти пять типов игр часто пересекаются. Все типы игр формируют у детей навыки мышления и решения проблем . Дети учатся мыслить творчески, когда учатся через игру. [34] Конкретные виды деятельности, входящие в каждый тип игры, со временем меняются по мере того, как люди развиваются на протяжении всей жизни. Игра как форма обучения может происходить в одиночку или включать взаимодействие с другими.
Инкультурация — это процесс, посредством которого люди усваивают ценности и модели поведения, которые уместны или необходимы в окружающей их культуре . [35] Родители, другие взрослые и сверстники формируют у индивида понимание этих ценностей. [35] В случае успеха инкультурация приводит к компетентности в языке, ценностях и ритуалах культуры. [35] Это отличается от аккультурации , когда человек принимает ценности и общественные правила культуры, отличной от его родной.
Множество примеров инкультурации можно найти в кросс-культурном плане. Совместные практики у народа масауа показали, что участие в повседневном взаимодействии и более поздние учебные мероприятия способствовали инкультурации, укорененной в невербальном социальном опыте. [36] По мере того, как дети участвовали в повседневных мероприятиях, они узнавали культурное значение этих взаимодействий. Совместное и полезное поведение, демонстрируемое мексиканскими и детьми мексиканского происхождения, является культурной практикой, известной как «acomedido». [37] Девочки чиллиуани в Перу описывали себя как постоянно плетущих, следуя поведению, демонстрируемому другими взрослыми. [38]
Эпизодическое обучение — это изменение поведения, которое происходит в результате события. [39] Например, страх собак, который следует за укусом собаки, является эпизодическим обучением. Эпизодическое обучение так называется, потому что события записываются в эпизодическую память , которая является одной из трех форм явного обучения и извлечения, наряду с перцептивной памятью и семантической памятью . [40] Эпизодическая память помнит события и историю, которые встроены в опыт, и это отличается от семантической памяти, которая пытается извлечь факты из их эмпирического контекста [41] или — как некоторые описывают — вневременной организации знаний. [42] Например, если человек помнит Большой каньон из недавнего посещения, это эпизодическая память. Он использовал бы семантическую память, чтобы ответить кому-то, кто спросил бы его информацию, например, где находится Большой каньон. Исследование показало, что люди очень точны в распознавании эпизодической памяти даже без преднамеренного намерения запомнить ее. [43] Говорят, что это указывает на очень большую емкость памяти мозга для вещей, на которые люди обращают внимание. [43]
Мультимедийное обучение – это когда человек использует как слуховые, так и визуальные стимулы для изучения информации. [44] Этот тип обучения основан на теории двойного кодирования . [45]
Электронное обучение или e-learning — это компьютерное обучение. Специфическим и всегда более распространенным электронным обучением является мобильное обучение (m-learning), которое использует различное мобильное телекоммуникационное оборудование, такое как сотовые телефоны .
Когда учащийся взаимодействует со средой электронного обучения, это называется дополненным обучением . Адаптируясь к потребностям отдельных лиц, контекстно-ориентированное обучение может динамически подстраиваться под естественную среду учащегося. Дополненный цифровой контент может включать текст, изображения, видео, аудио (музыку и голос). Было показано, что персонализируя обучение, дополненное обучение улучшает успеваемость на протяжении всей жизни. [46] См. также минимально инвазивное образование .
Мур (1989) [47] утверждал, что для качественного и эффективного онлайн-обучения необходимы три основных типа взаимодействия:
В своей теории транзакционной дистанции Мур (1993) [48] утверждал, что структура и взаимодействие или диалог устраняют разрыв в понимании и коммуникации, который создается географическими расстояниями (известными как транзакционная дистанция).
Зубрежка — это запоминание информации, чтобы учащийся мог ее вспомнить точно так же, как она была прочитана или услышана. Основной метод, используемый для зубрежки, — это обучение путем повторения , основанное на идее, что учащийся может точно вспомнить материал (но не его значение), если информация многократно обрабатывается. Зубрежка используется в различных областях: от математики до музыки и религии.
Осмысленное обучение — это концепция, согласно которой изученные знания (например, факт) полностью поняты в той степени, в которой они соотносятся с другими знаниями. С этой точки зрения осмысленное обучение контрастирует с механическим обучением , при котором информация приобретается без учета понимания. Осмысленное обучение, с другой стороны, подразумевает наличие всестороннего знания контекста изученных фактов. [49]
Обучение на основе доказательств — это использование доказательств из хорошо разработанных научных исследований для ускорения обучения. Методы обучения на основе доказательств, такие как интервальное повторение , могут повысить скорость обучения студента. [50]
Формальное обучение — это преднамеренный способ получения знаний, который происходит в среде учителя и ученика, например, в школьной системе или на работе. [51] [52] Термин формальное обучение не имеет ничего общего с формальностью обучения, а скорее с тем, как оно направлено и организовано. В формальном обучении учебные или тренинговые отделы устанавливают цели и задачи обучения, и часто учащиеся будут награждены дипломом или типом формального признания. [51] [53]
Неформальное обучение — это организованное обучение вне формальной системы обучения. Например, обучение путем объединения людей со схожими интересами и обмена точками зрения, в клубах или (международных) молодежных организациях, а также на семинарах. С точки зрения организатора, неформальное обучение не всегда нуждается в главной цели или результате обучения. С точки зрения учащегося, неформальное обучение, хотя и не ориентировано на результаты, часто приводит к преднамеренной возможности обучения. [54]
Неформальное обучение менее структурировано, чем «неформальное обучение». Оно может происходить через опыт повседневных ситуаций (например, человек учится смотреть вперед во время ходьбы из-за возможных опасностей, присущих невниманию к тому, куда он идет). Это обучение из жизни, во время еды за столом с родителями, во время игры и во время исследования и т. д. Для учащегося неформальное обучение чаще всего является опытом случайности, а не преднамеренно спланированным опытом. Таким образом, это не требует записи в какой-либо класс. В отличие от формального обучения, неформальное обучение обычно не приводит к аккредитации. [54] Неформальное обучение начинает разворачиваться, когда учащийся обдумывает свою ситуацию. Этот тип обучения не требует какого-либо профессора, и результаты обучения непредсказуемы после опыта обучения. [55]
Неформальное обучение является самонаправленным, и поскольку оно фокусируется на повседневных ситуациях, ценность неформального обучения можно считать высокой. В результате информация, полученная из неформального опыта обучения, вероятно, будет применима в повседневной жизни. [56] Дети с неформальным обучением могут иногда оказывать более сильную поддержку, чем субъекты с формальным обучением по теме математики. [57] Повседневный жизненный опыт имеет место на работе, в семейной жизни и в любой другой ситуации, которая может возникнуть в течение жизни. Неформальное обучение является добровольным с точки зрения учащегося и может потребовать совершения ошибок и извлечения из них уроков. Неформальное обучение позволяет человеку обнаружить стратегии совладания со сложными эмоциями, которые могут возникнуть во время обучения. С точки зрения учащегося неформальное обучение может стать целенаправленным, потому что учащийся выбирает, какой темп обучения подходит для обучения, и потому что этот тип обучения, как правило, происходит в небольших группах или самостоятельно. [56]
Образовательная система может использовать комбинацию формальных, неформальных и неофициальных методов обучения. ООН и ЕС признают эти различные формы обучения (см. ссылки ниже). В некоторых школах ученики могут получить баллы, которые учитываются в системах формального обучения, если они выполняют работу в рамках неформального обучения. Им может быть предоставлено время для оказания помощи в международных молодежных семинарах и учебных курсах при условии, что они подготовят, внесут свой вклад, поделятся и смогут доказать, что они предложили ценные новые знания, помогли приобрести новые навыки, место для получения опыта в организации, преподавании и т. д.
Чтобы быстро освоить какой-либо навык, например, сборку кубика Рубика , необходимо учитывать сразу несколько факторов:
Тангенциальное обучение — это процесс, посредством которого люди занимаются самообразованием , если тема представлена им в контексте, который им уже нравится. Например, после игры в музыкальную видеоигру некоторые люди могут быть мотивированы научиться играть на настоящем инструменте, или после просмотра телешоу, которое ссылается на Фауста и Лавкрафта, некоторые люди могут вдохновиться прочитать оригинальное произведение. [58] Самообразование можно улучшить с помощью систематизации. По мнению экспертов в области естественного обучения, самоориентированное обучение оказалось эффективным инструментом для помощи независимым учащимся в естественных фазах обучения. [59]
Автор Extra Credits и гейм-дизайнер Джеймс Портнов был первым, кто предложил игры в качестве потенциального места для «тангенциального обучения». [60] Мозелиус и др. [61] отмечают, что внутренняя интеграция учебного контента, по-видимому, является решающим фактором дизайна, и что игры, которые включают модули для дальнейшего самостоятельного обучения, как правило, показывают хорошие результаты. Встроенные энциклопедии в играх Civilization представлены в качестве примера — используя эти модули, геймеры могут глубже изучить исторические события в игровом процессе. Важность правил, регулирующих учебные модули и игровой опыт, обсуждается Морено, К., [62] в исследовании случая мобильной игры Kiwaka . В этой игре, разработанной Landka в сотрудничестве с ESA и ESO , прогресс вознаграждается образовательным контентом, в отличие от традиционных образовательных игр, где учебная деятельность вознаграждается игровым процессом. [63] [64]
Диалогическое обучение — это тип обучения, основанный на диалоге.
При непредвиденном обучении обучение не планируется преподавателем или студентом, оно происходит как побочный продукт другой деятельности — опыта, наблюдения, саморефлексии, взаимодействия, уникального события (например, в ответ на инциденты/несчастные случаи) или обычной рутинной задачи. Это обучение происходит в дополнение или помимо планов преподавателя и ожиданий студента. Примером непредвиденного обучения является ситуация, когда преподаватель помещает набор поездов на верхнюю часть шкафа. Если ребенок указывает или идет к шкафу, преподаватель предлагает студенту сказать «поезд». Как только студент говорит «поезд», он получает доступ к набору поездов.
Вот некоторые шаги, которые чаще всего используются при дополнительном обучении: [65]
Случайное обучение — это явление, которое обычно не учитывается при использовании традиционных методов оценки учебных целей и результатов. Этот тип обучения происходит отчасти как продукт социального взаимодействия и активного участия как в онлайн-, так и в очных курсах. Исследования показывают, что некоторые неоцененные аспекты очного и онлайн-обучения ставят под сомнение эквивалентность образования между двумя модальностями. Как очное, так и онлайн-обучение имеют явные преимущества, поскольку традиционные студенты, обучающиеся в кампусе, испытывают более высокую степень случайного обучения в трехкратном количестве областей, чем онлайн-студенты. Для изучения последствий этих результатов как с концептуальной, так и с педагогической точки зрения требуются дополнительные исследования. [66]
Бенджамин Блум в своей таксономии выделил три области обучения :
Эти области не являются взаимоисключающими. Например, при обучении игре в шахматы человек должен изучить правила (когнитивная область) — но также должен узнать, как расставлять шахматные фигуры и как правильно держать и перемещать шахматную фигуру (психомоторная область). Более того, позже в игре человек может даже научиться любить саму игру, ценить ее применение в жизни и ценить ее историю (аффективная область). [67]
Передача обучения — это применение навыков, знаний или понимания для решения новой проблемы или ситуации, которая происходит при выполнении определенных условий. Исследования показывают, что передача обучения встречается нечасто; чаще всего она происходит, когда «... подсказана, подготовлена и направлена...» [68] и пытается прояснить, что это такое и как ее можно продвигать посредством обучения.
За всю историю его обсуждения были выдвинуты различные гипотезы и определения. Во-первых, предполагается, что существуют различные типы переноса, включая: ближний перенос, применение навыка для решения новой проблемы в схожем контексте; и дальний перенос, применение навыка для решения новой проблемы, представленной в другом контексте. [69] Кроме того, Перкинс и Саломон (1992) предполагают, что положительный перенос происходит в случаях, когда обучение поддерживает решение новых проблем, а отрицательный перенос происходит, когда предшествующее обучение подавляет выполнение высоко коррелированных задач, таких как изучение второго или третьего языка. [70] Концепции положительного и отрицательного переноса имеют долгую историю; исследователи в начале 20-го века описали возможность того, что «...привычки или умственные действия, выработанные определенным видом обучения, могут подавлять, а не способствовать другим умственным действиям». [71] Наконец, Шварц, Брэнсфорд и Сирс (2005) предположили, что перенос знаний в ситуацию может отличаться от переноса знаний из ситуации в качестве средства согласования результатов, поскольку перенос может быть частым и сложным для продвижения. [72]
Значительная и длительная история исследований также пыталась объяснить условия, при которых может происходить перенос обучения. Ранние исследования Ругера, например, обнаружили, что «уровень внимания», «отношения», «метод атаки» (или метод решения проблемы), «поиск новых точек зрения», «тщательная проверка гипотезы» и «обобщение» были ценными подходами для содействия переносу. [73] Чтобы поощрять перенос через обучение, Перкинс и Саломон рекомендуют согласовывать («обнимать») обучение с практикой и оценкой, а также «соединять», или поощрять учащихся размышлять о прошлом опыте или устанавливать связи между предыдущими знаниями и текущим содержанием. [70]
Некоторые аспекты интеллекта наследуются генетически, поэтому разные учащиеся в некоторой степени обладают разными способностями к обучению и скоростью обучения. [ необходима цитата ]
Такие проблемы, как недоедание , усталость и плохое физическое здоровье, могут замедлить обучение, как и плохая вентиляция или плохое освещение дома, а также негигиеничные условия проживания. [74] [75]
Дизайн, качество и обстановка учебного пространства , такого как школа или класс, могут иметь решающее значение для успешности учебной среды . Размер, конфигурация, комфорт — свежий воздух, температура, свет, акустика, мебель — все это может повлиять на обучение студента. Инструменты, используемые как преподавателями, так и студентами, напрямую влияют на то, как передается информация, от поверхностей для отображения и письма (доски, маркерные доски, поверхности для кнопок) до цифровых технологий. Например, если комната слишком переполнена, уровень стресса повышается, внимание студентов снижается, а расстановка мебели ограничена. Если мебель неправильно расставлена, линии обзора преподавателя или учебных материалов ограничены, а способность соответствовать стилю обучения или урока ограничена. Эстетика также может играть свою роль, поскольку, если страдает моральный дух студентов, то страдает и мотивация посещать школу. [76] [77]
Внутренняя мотивация , такая как собственное интеллектуальное любопытство ученика или желание экспериментировать или исследовать, как было обнаружено, поддерживает обучение более эффективно, чем внешняя мотивация, такая как оценки или родительские требования. Зубрежка подразумевает повторение для закрепления фактов в памяти, но ее критиковали как неэффективную и « заученную и убивающую », поскольку она убивает внутреннюю мотивацию. Альтернативы зубрежке включают активное обучение и осмысленное обучение .
Скорость, точность и запоминание зависят от способностей , отношения , интереса, внимания, уровня энергии и мотивации студентов. Студентов, которые правильно отвечают на вопрос или показывают хорошие результаты, следует хвалить. Такое поощрение повышает их способности и помогает им добиваться лучших результатов. Определенные подходы, такие как постоянное нахождение ошибок в ответе студента или провоцирование или смущение студента перед классом, являются контрпродуктивными. [78] [79] [ нужна цитата для проверки ]
Определенные методы могут повысить долгосрочное удержание: [80]
Молекулярная основа обучения, по-видимому, заключается в динамических изменениях в экспрессии генов , происходящих в нейронах мозга , которые вводятся эпигенетическими механизмами. Эпигенетическая регуляция экспрессии генов включает, в частности, химическую модификацию ДНК или ДНК-ассоциированных гистоновых белков. Эти химические модификации могут вызывать долгосрочные изменения в экспрессии генов. Эпигенетические механизмы, вовлеченные в обучение, включают метилирование и деметилирование нейрональной ДНК, а также метилирование , ацетилирование и деацетилирование нейрональных гистоновых белков .
Во время обучения обработка информации в мозге включает индукцию окислительной модификации в нейронной ДНК с последующим использованием процессов репарации ДНК , которые вносят эпигенетические изменения. В частности, процессы репарации ДНК негомологичного соединения концов и репарации удаления оснований используются в обучении и формировании памяти. [81] [82]
Нервная система продолжает развиваться во взрослом возрасте до смерти мозга . Например:
Обучение часто более эффективно у детей и занимает больше времени или становится более трудным с возрастом . Исследование с использованием нейровизуализации выявило быстрое усиление нейротрансмиттера ГАМК как основной потенциальный компонент объяснения того, почему это так. [88] [89]
Мозг ребенка содержит больше « тихих синапсов », которые неактивны до тех пор, пока не будут задействованы в качестве части нейропластичности и гибкого обучения или воспоминаний . [90] [91] Нейропластичность усиливается во время критических или чувствительных периодов развития мозга, в основном это касается развития мозга во время развития ребенка . [92]
То, чему люди учатся на ранних стадиях и чему они учатся применять, настраивает людей на жизненный путь или оказывает непропорциональное влияние. [93] Взрослые обычно обладают большей способностью выбирать, что они изучают, в какой степени и как. Например, дети могут изучать заданные предметы и темы школьной программы с помощью рукописного переписывания на доске в классе , вместо того, чтобы иметь возможность выбирать конкретные темы/навыки или работы для изучения и стили обучения. Например, дети могут не иметь развитых консолидированных интересов, этики, интереса к цели и значимым видам деятельности, знаний о требованиях и запросах реального мира и приоритетах.
Животные получают знания двумя способами. Первый — это обучение, при котором животное собирает информацию об окружающей среде и использует эту информацию. Например, если животное съедает что-то, что причиняет ему боль в желудке, оно учится не есть это снова. Второй — это врожденное знание, которое унаследовано генетически. Примером этого является случай, когда лошадь рождается и сразу может ходить. Лошадь не научилась этому поведению; она просто знает, как это делать. [94] В некоторых сценариях врожденное знание более полезно, чем приобретенное знание. Однако в других сценариях верно обратное — животные должны научиться определенным моделям поведения, когда иметь определенное врожденное поведение невыгодно. В этих ситуациях обучение развивается в виде.
В изменяющейся среде животное должно постоянно получать новую информацию, чтобы выжить. Однако в стабильной среде этому же индивидууму необходимо собрать необходимую информацию один раз, а затем полагаться на нее всю оставшуюся жизнь. Поэтому разные сценарии лучше подходят либо для обучения, либо для врожденных знаний. По сути, стоимость получения определенных знаний по сравнению с выгодой от их наличия определяет, эволюционировало ли животное, чтобы учиться в данной ситуации, или оно изначально знало эту информацию. Если стоимость получения знаний перевешивает выгоду от их наличия, то животное не эволюционирует, чтобы учиться в этом сценарии, а вместо этого развивается необучение. Однако, если выгода от наличия определенной информации перевешивает стоимость ее получения, то животное, скорее всего, эволюционирует, чтобы научиться этой информации. [94]
Необучение, скорее всего, будет развиваться в двух сценариях. Если среда статична и изменения не происходят или происходят редко, то обучение просто не нужно. Поскольку в этом сценарии нет необходимости в обучении — и поскольку обучение может оказаться невыгодным из-за времени, необходимого для усвоения информации, — развивается необучение. Аналогично, если среда находится в состоянии постоянного изменения, обучение также невыгодно, поскольку все, чему научились, немедленно становится неактуальным из-за меняющейся среды. [94] Полученная информация больше не применяется. По сути, животное было бы столь же успешным, если бы оно делало предположение, как и если бы оно училось. В этой ситуации развивается необучение. Фактически, исследование Drosophila melanogaster показало, что обучение на самом деле может привести к снижению производительности, возможно, потому, что поведение и решения, связанные с откладыванием яиц, были нарушены вмешательством воспоминаний, полученных из недавно изученных материалов, или из-за затрат энергии на обучение. [95]
Однако в средах, где изменения происходят в течение жизни животного, но не являются постоянными, обучение, скорее всего, будет развиваться. Обучение полезно в этих сценариях, потому что животное может адаптироваться к новой ситуации, но все еще может применять знания, которые оно изучает, в течение довольно длительного периода времени. Таким образом, обучение увеличивает шансы на успех в отличие от угадывания. [94] Пример этого можно увидеть в водных средах с ландшафтами, подверженными изменениям. В этих средах обучение благоприятствует, потому что рыбы предрасположены к изучению определенных пространственных сигналов там, где они живут. [96]
В последние годы фитофизиологи исследовали физиологию поведения и познания растений. Концепции обучения и памяти важны для определения того, как растения реагируют на внешние сигналы, поведение, необходимое для выживания. Моника Гальяно , австралийский профессор эволюционной экологии, приводит аргумент в пользу ассоциативного обучения у гороха посевного, Pisum sativum . Горох посевной не является специфическим для какого-либо региона, а растет в более прохладном, высокогорном климате. Статья Гальяно и коллег 2016 года направлена на то, чтобы дифференцировать врожденное фототропное поведение и приобретенное поведение. [32] Растения используют световые сигналы различными способами, например, для поддержания своих метаболических потребностей и поддержания своих внутренних циркадных ритмов. Циркадные ритмы у растений модулируются эндогенными биоактивными веществами, которые стимулируют открытие и закрытие листьев и являются основой никтинастического поведения. [97]
Гальяно и коллеги сконструировали классический тест на обусловливание, в котором гороховые сеянцы были разделены на две экспериментальные категории и помещены в Y-образные трубки. [32] В серии сеансов обучения растения подвергались воздействию света, идущего по разным рукавам трубки. В каждом случае вентилятор слегка дул вниз по трубке либо в том же, либо в противоположном рукаве, что и свет. Безусловным стимулом (US) было предсказанное появление света, а условным стимулом (CS) был ветер, дующий от вентилятора. Предыдущие эксперименты показывают, что растения реагируют на свет, изгибаясь и растя к нему посредством дифференциального роста и деления клеток на одной стороне стебля растения, опосредованного сигнальными путями ауксина. [98]
Во время фазы тестирования эксперимента Гальяно, гороховые саженцы были помещены в разные Y-образные трубы и подвергались воздействию только вентилятора. Затем было зафиксировано направление их роста. «Правильным» ответом саженцев считался рост в рукав, где свет был «предсказан» с предыдущего дня. Большинство растений в обоих экспериментальных условиях росли в направлении, соответствующем предсказанному местоположению света на основе положения вентилятора в предыдущий день. [32] Например, если саженец обучался с вентилятором и светом, идущими по одному и тому же рукаву Y-образной трубы, на следующий день саженец рос в направлении вентилятора при отсутствии световых сигналов, несмотря на то, что вентилятор был помещен на противоположной стороне Y-образного рукава. Растения в контрольной группе не проявляли предпочтения к определенному рукаву Y-образной трубы. Процентная разница в поведении популяции, наблюдаемая между контрольной и экспериментальной группами, предназначена для того, чтобы отличить врожденное поведение фототропизма от активного ассоциативного обучения. [32]
Хотя физиологический механизм ассоциативного обучения у растений неизвестен, Телевски и др. описывают гипотезу, которая описывает фоторецепцию как основу механоперцепции у растений. [99] Один из механизмов механоперцепции у растений основан на ионных каналах MS и кальциевых каналах. Механосенсорные белки в липидных бислоях клеток, известные как ионные каналы MS, активируются, как только они физически деформируются в ответ на давление или растяжение. Проницаемые для Ca2+ ионные каналы являются «растягиваемыми» и обеспечивают приток осмолитов и кальция, хорошо известного вторичного мессенджера, в клетку. Этот приток ионов запускает пассивный поток воды в клетку по ее осмотическому градиенту, эффективно увеличивая тургорное давление и вызывая деполяризацию клетки. [99] Гальяно выдвигает гипотезу, что основой ассоциативного обучения у Pisum sativum является соединение механосенсорных и фотосенсорных путей и опосредуется сигнальными путями ауксина. Результатом является направленный рост, позволяющий максимизировать поглощение растением солнечного света. [32]
Гальяно и др. опубликовали еще одну статью о поведении привыкания у растения мимоза стыдливая , в которой врожденное поведение растения было ослаблено повторным воздействием стимула. [18] Вокруг этой статьи и в целом вокруг темы познания растений возникли разногласия. Чарльз Абрамсон, психолог и биолог-биолог, говорит, что часть вопроса о том, почему ученые не согласны относительно того, обладают ли растения способностью к обучению, заключается в том, что исследователи не используют последовательное определение «обучения» и «познания». [100] Аналогичным образом Майкл Поллан, автор и журналист, говорит в своей статье «Умное растение» , что исследователи сомневаются не в данных Гальяно, а в ее языке, в частности в ее использовании терминов «обучение» и «познание» по отношению к растениям. [101] Направление будущих исследований — проверка того, модулируют ли циркадные ритмы растений обучение и поведение, и обзор определений исследователей «познания» и «обучения».
Машинное обучение, раздел искусственного интеллекта , касается построения и изучения систем, которые могут обучаться на основе данных. Например, система машинного обучения может быть обучена на сообщениях электронной почты, чтобы научиться различать спам и не спам. Большинство моделей машинного обучения основаны на вероятностных теориях, где каждый вход (например, изображение) связан с вероятностью стать желаемым выходом.
