Обучение – это процесс приобретения нового понимания , знаний , моделей поведения , навыков , ценностей , отношений и предпочтений . [1] Способностью к обучению обладают люди , животные, не относящиеся к человеку , и некоторые машины ; Есть также свидетельства наличия некоторого рода обучения у некоторых растений . [2] Некоторое обучение происходит немедленно и вызвано одним событием (например, ожогом от горячей печи ) , но большая часть навыков и знаний накапливается в результате повторяющегося опыта. [3] Изменения, вызванные обучением, часто сохраняются на всю жизнь, 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] с точки зрения потребности эмбриона как во взаимодействии, так и в свободе внутри утробы матери [6] ) и продолжается до смерти в результате продолжающихся взаимодействий между людьми . и их окружение. Природа и процессы, связанные с обучением, 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 с учетом безопасности). события, такие как инциденты/несчастные случаи , [7] или в системах совместного обучения [8] ). Исследования в таких областях привели к выявлению различных видов обучения. Например, обучение может происходить в результате привыкания , классического обусловливания , оперантного обусловливания или в результате более сложных действий, таких как игра , наблюдаемых только у относительно умных животных. [9] [10] Обучение может происходить сознательно или бессознательно. Осознание того, что аверсивное событие невозможно избежать или избежать, может привести к состоянию, называемому выученной беспомощностью . [11] Имеются данные о пренатальном обучении поведения человека , при этом привыкание наблюдается уже на 32 неделе беременности , что указывает на то, что центральная нервная система достаточно развита и готова к обучению и памяти , которые возникают на очень ранних стадиях развития . [12]
Некоторые теоретики рассматривали игру как форму 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 придают смысл окружающей среде, играя в развивающие игры. Однако для Выготского игра — это первая форма изучения языка и общения, а также этап, на котором ребенок начинает понимать правила и символы. [13] Это привело к мнению, что обучение в организмах всегда связано с семиозисом , [14] и часто связано с репрезентативными системами/деятельностью. [15]
Существуют различные функциональные классификации памяти. Некоторые исследователи памяти различают память на основе взаимосвязи между задействованными стимулами (ассоциативные и неассоциативные) или на основе того, можно ли передать содержимое через язык (декларативная / явная или процедурная / неявная). Некоторые из этих категорий, в свою очередь, можно разбить на подтипы. Например, декларативная память включает в себя как эпизодическую , так и семантическую память.
Неассоциативное обучение означает «относительно постоянное изменение силы реакции на одиночный стимул из-за многократного воздействия этого стимула». [16] Это определение исключает изменения, вызванные сенсорной адаптацией , усталостью или травмой. [17]
Неассоциативное обучение можно разделить на привыкание и сенсибилизацию .
Привыкание является примером неассоциативного обучения, при котором один или несколько компонентов врожденного ответа (например, вероятность ответа, продолжительность ответа) на стимул уменьшаются при повторении стимула. Таким образом, привыкание следует отличать от угасания , которое представляет собой ассоциативный процесс. Например, при оперантном угасании реакция снижается, поскольку за ней больше не следует вознаграждение. Пример привыкания можно увидеть у маленьких певчих птиц: если в клетку поместить чучело совы (или подобного хищника ), птицы сначала отреагируют на него, как если бы это был настоящий хищник. Вскоре птицы меньше реагируют, проявляя привыкание. Если вводить еще одно чучело совы (или то же самое убирать и снова вводить), птицы снова реагируют на него, как если бы это был хищник, демонстрируя, что это всего лишь очень специфический стимул, к которому они привыкли (а именно, к одному конкретному неподвижному раздражителю). сова в одном месте). Процесс привыкания происходит быстрее для стимулов, которые возникают с высокой частотой, чем для стимулов, которые происходят с низкой частотой, а также для слабых и сильных стимулов соответственно. [18] Привыкание было показано практически у всех видов животных, а также у чувствительного растения Mimosa pudica [19] и крупных простейших Stentor coeruleus . [20] Эта концепция действует в прямом противоречии с сенсибилизацией. [18]
Сенсибилизация — это пример неассоциативного обучения, при котором прогрессивное усиление реакции следует за повторным введением стимула . [21] Это основано на представлении о том, что защитный рефлекс на такой стимул, как отстранение или побег, становится сильнее после воздействия другого вредного или угрожающего стимула. [22] Повседневным примером этого механизма является повторяющаяся тоническая стимуляция периферических нервов, которая возникает, если человек постоянно потирает руку. Через некоторое время эта стимуляция создает ощущение тепла, которое со временем может стать болезненным. Эта боль возникает в результате прогрессивно усиливающейся синаптической реакции периферических нервов. Это предупреждает о том, что стимуляция вредна. [23] [ необходимы разъяснения ] Считается, что сенсибилизация лежит в основе как адаптивных, так и неадаптивных процессов обучения в организме. [24] [ нужна ссылка ]
Активное обучение происходит, когда человек берет под контроль свой учебный процесс. Поскольку понимание информации является ключевым аспектом обучения, учащимся важно осознавать, что они понимают, а что нет. Поступая таким образом, они могут контролировать свое собственное владение предметами. Активное обучение побуждает учащихся вести внутренний диалог, в котором они вербализуют понимание. Этой и другим метакогнитивным стратегиям можно научить ребенка со временем. Исследования в области метапознания доказали ценность активного обучения, утверждая, что в результате обучение обычно оказывается на более высоком уровне. [25] Кроме того, у учащихся появляется больше стимулов к обучению, когда они контролируют не только то, как они учатся, но и то, что они изучают. [26] Активное обучение является ключевой характеристикой личностно-ориентированного обучения . И наоборот, пассивное обучение и прямое обучение являются характеристиками обучения, ориентированного на учителя (или традиционного образования ).
Ассоциативное обучение — это процесс, посредством которого человек или животное учится связи между двумя стимулами или событиями. [27] При классическом обуславливании ранее нейтральный стимул неоднократно сочетается со стимулом, вызывающим рефлекс, пока в конечном итоге нейтральный стимул не вызывает реакцию сам по себе. При оперантном обусловливании поведение, которое подкрепляется или наказывается в присутствии стимула, становится более или менее вероятным в присутствии этого стимула.
Оперантное обусловливание – это способ формирования или изменения поведения в соответствии с желаниями тренера или руководителя. Оперантное обусловливание использует идею 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 следовым обусловливанием. Следовое обусловливание — это небольшой и идеальный период времени между тем, как субъект выполняет желаемое поведение, и получением положительного подкрепления в результате своего поведения. Награду необходимо давать сразу после завершения желаемого поведения. [28]
Оперантное обусловливание отличается от классического обусловливания тем, что оно формирует поведение не только на основе телесных рефлексов, которые естественным образом возникают на определенный стимул, но, скорее, фокусируется на формировании желаемого поведения, которое требует сознательного мышления и, в конечном итоге, обучения. [29]
Наказание и подкрепление — два основных способа оперантного обусловливания. Наказание используется для уменьшения нежелательного поведения и в конечном итоге (с точки зрения учащегося) приводит к уклонению от наказания, но не обязательно к предотвращению нежелательного поведения. Наказание не является подходящим способом усиления желаемого поведения животных или людей. Наказание можно разделить на две подкатегории: положительное наказание и отрицательное наказание. Позитивное наказание – это когда к субъекту добавляется неприятный аспект жизни или вещи, по этой причине оно называется позитивным наказанием. Например, порка родителем своего ребенка будет считаться положительным наказанием, поскольку к ребенку была добавлена порка. Негативным наказанием считается удаление у субъекта чего-то любимого или желанного. Например, когда родитель помещает своего ребенка в тайм-аут, на самом деле ребенок теряет возможность быть с друзьями или наслаждаться свободой делать все, что ему заблагорассудится. В этом примере негативным наказанием является лишение ребенка желаемого права играть со своими друзьями и т. д. [30] [31]
С другой стороны, подкрепление используется для усиления желаемого поведения либо посредством отрицательного, либо положительного подкрепления. Негативное подкрепление определяется удалением нежелательного аспекта жизни или вещи. Например, собака может научиться сидеть, пока дрессировщик чешет ей уши, что в конечном итоге избавляет ее от зуда (нежелательный аспект). Позитивное подкрепление определяется добавлением желательного аспекта жизни или вещи. Например, собака может научиться сидеть, если получит лакомство. В этом примере лакомство было добавлено в жизнь собаки. [30] [31]
Типичная парадигма классического обусловливания включает в себя неоднократное сочетание безусловного стимула (который неизменно вызывает рефлекторную реакцию) с другим ранее нейтральным стимулом (который обычно не вызывает реакции). После обусловления реакция возникает как на безусловный раздражитель, так и на другой, несвязанный раздражитель (теперь называемый «условным раздражителем»). Реакция на условный раздражитель называется условной реакцией . Классический пример – Иван Павлов и его собаки. [22] Павлов кормил своих собак мясным порошком, что, естественно, вызывало у собак выделение слюны — слюноотделение — это рефлекторная реакция на мясной порошок. Мясной порошок является безусловным раздражителем (УЗ), а слюноотделение – безусловной реакцией (УР). Прежде чем вручить мясной порошок, Павлов позвонил в колокольчик. Когда Павлов первый раз позвонил в колокольчик (нейтральный раздражитель), у собак не выделялась слюна, но как только он положил им в рот мясной порошок, у них началось слюнотечение. После многочисленных сочетаний звонка и еды собаки поняли, что звонок сигнализирует о том, что скоро принесут еду, и у них началось выделение слюны, когда они услышали звонок. Как только это произошло, звонок стал условным раздражителем (УС), а слюноотделение на колокольчик стало условной реакцией (УР). Классическая обусловленность была продемонстрирована у многих видов. Например, это наблюдается у медоносных пчел в парадигме рефлекса разгибания хоботка . [32] Недавно это также было продемонстрировано на растениях садового гороха. [33]
Еще одним влиятельным человеком в мире классической обусловленности является Джон Б. Уотсон . Работа Уотсона оказала большое влияние и проложила путь радикальному бихевиоризму Б. Ф. Скиннера . Бихевиоризм Уотсона (и философия науки) находился в прямом противоречии с Фрейдом и другими теориями, основанными в основном на самоанализе. По мнению Уотсона, интроспективный метод слишком субъективен и что нам следует ограничить изучение человеческого развития непосредственно наблюдаемым поведением. В 1913 году Уотсон опубликовал статью «Психология как взгляды бихевиористов», в которой утверждал, что лабораторные исследования должны лучше всего служить психологии как науке. Самым известным и противоречивым экспериментом Уотсона был « Маленький Альберт », в котором он продемонстрировал, как психологи могут объяснить обучение эмоциям с помощью классических принципов обусловленности.
Обучение через наблюдение – 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 требует подкрепления, а вместо этого требует социальной модели, такой как родитель, брат, сестра, друг или учитель с окружением.
Импринтинг — это своего рода обучение, происходящее на определенном жизненном этапе, быстрое и, по-видимому, независимое от последствий поведения. При сыновнем импринтинге молодые животные, особенно птицы, образуют ассоциацию с другим человеком 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 образуют связь, если объект издает звуки.
Игра обычно описывает поведение, не имеющее какой-либо конкретной цели, но она улучшает производительность в аналогичных будущих ситуациях. Это наблюдается у многих позвоночных, помимо человека, но в основном ограничивается млекопитающими и птицами . Известно, что в молодом возрасте кошки играют с клубком веревки, 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 перед хищниками и риск травм и, возможно, заражения . Он также потребляет энергию , поэтому для его развития необходимы значительные преимущества, связанные с игрой. Игра обычно наблюдается у молодых животных, что предполагает связь с обучением. Однако оно может иметь и другие преимущества, не связанные напрямую с обучением, например улучшение физической формы .
Игра, поскольку она принадлежит человеку как форма обучения, занимает центральное место в обучении и развитии ребенка. Через игру дети осваивают социальные навыки, такие как обмен информацией и сотрудничество. Дети развивают эмоциональные навыки, например, учатся справляться с эмоциями гнева, посредством игровой деятельности. Игра как форма обучения также способствует развитию мышления и речевых навыков у детей. [34]
Существует пять типов игры:
Эти пять типов игры часто пересекаются. Все виды игр развивают у детей навыки мышления и решения проблем . Дети учатся творчески мыслить, когда учатся через игру. [35] Конкретные виды деятельности, связанные с каждым типом игры, меняются со временем по мере развития человека в течение жизни. Игра как форма обучения может происходить в одиночку или включать взаимодействие с другими людьми.
Инкультурация – это процесс, посредством которого люди усваивают ценности и модели поведения, которые уместны или необходимы в окружающей их культуре . [36] Родители, другие взрослые и сверстники формируют понимание человеком этих ценностей. [36] В случае успеха инкультурация приводит к приобретению компетентности в языке, ценностях и ритуалах культуры. [36] Это отличается от аккультурации , когда человек принимает ценности и социальные правила культуры, отличной от его родной.
В разных культурах можно найти множество примеров инкультурации. Практика сотрудничества у народа масауа показала, что участие в повседневном взаимодействии и последующая учебная деятельность способствовали инкультурации, основанной на невербальном социальном опыте. [37] По мере того, как дети участвовали в повседневных делах, они осознавали культурное значение этих взаимодействий. Совместное и полезное поведение, демонстрируемое мексиканскими детьми и детьми мексиканского происхождения, представляет собой культурную практику, известную как «акомедидо». [38] Девочки из племени чиллиуани в Перу говорили, что постоянно ткут, следуя за поведением других взрослых. [39]
Эпизодическое обучение – это изменение поведения, которое происходит в результате какого-либо события. [40] Например, страх перед собаками, возникающий после укуса собаки, является эпизодическим обучением. Эпизодическое обучение названо так потому, что события записываются в эпизодическую память , которая является одной из трех форм явного обучения и извлечения информации, наряду с перцептивной памятью и семантической памятью . [41] Эпизодическая память запоминает события и историю, которые заложены в опыте, и это отличается от семантической памяти, которая пытается извлечь факты из их эмпирического контекста [42] или – как некоторые описывают – вневременной организации знаний. [43] Например, если человек помнит Гранд-Каньон из недавнего посещения, это эпизодическое воспоминание. Он использовал семантическую память, чтобы ответить тому, кто спрашивал его о какой-либо информации, например, о том, где находится Гранд-Каньон. Исследование показало, что люди очень точно распознают эпизодические воспоминания даже без намеренного намерения их запомнить. [44] Говорят, что это указывает на очень большую емкость мозга для хранения вещей, на которые люди обращают внимание. [44]
Мультимедийное обучение – это когда человек использует как слуховые, так и визуальные стимулы для изучения информации. [45] Этот тип обучения основан на теории двойного кодирования . [46]
Электронное обучение или электронное обучение — это обучение с использованием компьютера. Специфическим и всегда более распространенным электронным обучением является мобильное обучение (m-learning), при котором используется различное мобильное телекоммуникационное оборудование, например сотовые телефоны .
Когда учащийся взаимодействует со средой электронного обучения, это называется дополненным обучением . Адаптируясь к потребностям отдельных людей, контекстно-ориентированное обучение может быть динамически адаптировано к естественной среде учащегося. Дополненный цифровой контент может включать текст, изображения, видео, аудио (музыку и голос). Доказано, что благодаря персонализированному обучению расширенное обучение улучшает успеваемость на всю жизнь. [47] См. также минимально инвазивное образование .
Мур (1989) [48] предположил, что для качественного и эффективного онлайн-обучения необходимы три основных типа взаимодействия:
В своей теории транзакционной дистанции Мур (1993) [49] утверждал, что структура и взаимодействие или диалог устраняют разрыв в понимании и общении, который создается географическими дистанциями (известными как транзакционная дистанция).
Механическое заучивание – это запоминание информации таким образом, чтобы учащийся мог вспомнить ее точно так, как она была прочитана или услышана. Основной метод, используемый для механического заучивания, — это обучение путем повторения , основанное на идее, что учащийся может точно вспомнить материал (но не его значение), если информация будет неоднократно обрабатываться. Зубрежка используется в самых разных областях: от математики до музыки и религии.
Значимое обучение — это концепция, согласно которой усвоенные знания (например, факт) полностью понимаются в той степени, в которой они связаны с другими знаниями. В этом смысле осмысленное обучение контрастирует с зубрежкой, при которой информация усваивается без учета понимания. С другой стороны, значимое обучение предполагает наличие всестороннего знания контекста изучаемых фактов. [50]
Обучение, основанное на фактических данных, — это использование данных хорошо спланированных научных исследований для ускорения обучения. Научно обоснованные методы обучения, такие как интервальное повторение, могут повысить скорость обучения учащихся. [51]
Формальное обучение – это целенаправленный способ получения знаний, который происходит в среде учитель-ученик, например, в школьной системе или на работе. [52] [53] Термин «формальное обучение» не имеет ничего общего с формальностью обучения, а скорее с тем, как оно направляется и организуется. При формальном обучении отделы обучения или подготовки определяют цели и задачи обучения, и зачастую учащиеся награждаются дипломом или своего рода формальным признанием. [52] [54]
Неформальное обучение – это организованное обучение вне формальной системы обучения. Например, учиться, собираясь вместе с людьми со схожими интересами и обмениваясь точками зрения, в клубах или (международных) молодежных организациях и на семинарах. С точки зрения организатора, неформальное обучение не всегда требует наличия основной цели или результата обучения. С точки зрения учащегося, неформальное обучение, хотя и не ориентировано на результаты, часто приводит к целенаправленной возможности обучения. [55]
Неформальное обучение менее структурировано, чем «неформальное обучение». Это может произойти в результате опыта повседневных ситуаций (например, можно научиться смотреть вперед во время ходьбы из-за возможных опасностей, связанных с невниманием к тому, куда вы идете). Это обучение на основе жизни, во время еды за столом с родителями, во время игры , во время исследования и т. д. Для учащегося неформальное обучение чаще всего является случайным опытом, а не намеренно запланированным опытом. Таким образом, для этого не требуется зачисления в какой-либо класс. В отличие от формального обучения, неформальное обучение обычно не приводит к аккредитации. [55] Неформальное обучение начинает разворачиваться по мере того, как учащийся обдумывает свою ситуацию. Этот тип обучения не требует какого-либо профессора, и результаты обучения непредвидены после опыта обучения. [56]
Неформальное обучение является самостоятельным, и поскольку оно фокусируется на повседневных ситуациях, ценность неформального обучения можно считать высокой. В результате информация, полученная в результате неформального обучения, скорее всего, будет применима в повседневной жизни. [57] Дети с неформальным обучением иногда могут оказать более сильную поддержку, чем дети с формальным обучением по теме математики. [58] 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 обучения на них. Неформальное обучение позволяет человеку найти стратегии преодоления сложных эмоций, которые могут возникнуть во время обучения. С точки зрения учащегося, неформальное обучение может стать целенаправленным, поскольку учащийся выбирает, какая скорость обучения ему подходит, и поскольку этот тип обучения, как правило, проводится в небольших группах или самостоятельно. [57]
Система образования может использовать комбинацию формальных, неформальных и неформальных методов обучения. ООН и ЕС признают эти разные формы обучения (см. ссылки ниже). В некоторых школах учащиеся могут получить баллы, которые учитываются в системах формального обучения, если они выполняют работу в рамках неформального обучения. Им может быть предоставлено время для участия в международных молодежных семинарах и учебных курсах при условии, что они готовятся, вносят свой вклад, делятся и могут доказать это, предлагая ценные новые идеи, помогают приобрести новые навыки, место для получения опыта в организации, преподавании и т. д. .
Чтобы освоить какой-либо навык, например быстро собрать кубик Рубика , необходимо учитывать сразу несколько факторов:
Тангенциальное обучение — это процесс, посредством которого люди занимаются самообразованием , если тема знакомится с ними в контексте, который им уже нравится. Например, после игры в музыкальную видеоигру у некоторых людей может возникнуть мотивация научиться играть на настоящем инструменте, или после просмотра телешоу, в котором упоминаются Фауст и Лавкрафт, у некоторых людей может возникнуть желание прочитать оригинальное произведение. [59] Самообразование можно улучшить с помощью систематизации. По мнению экспертов в области естественного обучения, обучение самоориентированному обучению оказалось эффективным инструментом, помогающим независимым учащимся на естественных этапах обучения. [60]
Писатель и дизайнер игр Extra Credits Джеймс Портноу был первым, кто предложил игры как потенциальное место для «попутного обучения». [61] Мозелиус и др. [62] отмечает, что внутренняя интеграция учебного контента, по-видимому, является решающим фактором дизайна, и что игры, включающие модули для дальнейшего самостоятельного обучения, как правило, дают хорошие результаты.В качестве примера представленывстроенные в игры Civilization энциклопедии — с помощью этих модулей геймеры могут глубже узнать об исторических событиях в игровом процессе. Важность правил, регулирующих учебные модули и игровой опыт, обсуждается Морено К. [63] в тематическом исследовании 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. [64] [65]
Диалогическое обучение – это тип обучения, основанный на диалоге.
При эпизодическом обучении обучение не планируется преподавателем или учеником, оно происходит как побочный продукт другой деятельности — опыта, наблюдения, саморефлексии, взаимодействия, уникального события (например, в ответ на инциденты/несчастные случаи) или обычной рутинной задачи. . Такое обучение происходит в дополнение к планам преподавателя и ожиданиям студента или отдельно от них. Примером случайного обучения является ситуация, когда инструктор ставит поезд на шкаф. Если ребенок указывает на шкаф или идет к нему, инструктор предлагает ученику сказать «тренироваться». Как только ученик скажет «поезд», он получит доступ к поезду.
Вот некоторые шаги, которые чаще всего используются при дополнительном обучении: [66]
Случайное обучение – это явление, которое обычно не учитывается с использованием традиционных методов оценки целей и результатов обучения. Этот тип обучения частично возникает как результат социального взаимодействия и активного участия как в онлайн-курсах, так и в очных курсах. Исследования показывают, что некоторые неоцененные аспекты очного и онлайн-обучения ставят под сомнение эквивалентность образования между двумя формами. Как очное, так и онлайн-обучение имеет явные преимущества: традиционные студенты, обучающиеся на территории кампуса, получают более высокий уровень случайного обучения в три раза больше областей, чем онлайн-студенты. Требуются дополнительные исследования для изучения последствий этих результатов как с концептуальной, так и с педагогической точки зрения. [67]
Бенджамин Блум предложил в своей таксономии три области обучения :
Эти домены не являются взаимоисключающими. Например, обучаясь игре в шахматы , человек должен изучить правила (когнитивная сфера), но также должен научиться расставлять шахматные фигуры и правильно держать и перемещать шахматную фигуру (психомоторика). Более того, на более позднем этапе игры человек может даже научиться любить саму игру, ценить ее применение в жизни и ценить ее историю (аффективная сфера). [68]
Передача обучения – это применение навыков, знаний или понимания для решения новой проблемы или ситуации, которая возникает при выполнении определенных условий. Исследования показывают, что передача знаний происходит нечасто; наиболее распространен, когда «... дают сигналы, готовят и направляют...» [69] и стремились прояснить, что это такое и как этому можно способствовать посредством обучения.
За историю его дискурса выдвигались различные гипотезы и определения. Во-первых, предполагается, что существуют различные типы передачи, в том числе: почти передача, применение навыков для решения новой проблемы в аналогичном контексте; и дальний перенос, применение навыков для решения новой проблемы, представленной в другом контексте. [70] Кроме того, Перкинс и Саломон (1992) предполагают, что положительный перенос в тех случаях, когда обучение способствует решению новых проблем, а отрицательный перенос происходит, когда предшествующее обучение препятствует выполнению сильно коррелирующих задач, таких как изучение второго или третьего языка. [71] Концепции положительного и отрицательного переноса имеют долгую историю; исследователи в начале 20-го века описали возможность того, что «... привычки или умственные действия, выработанные в результате определенного вида обучения, могут скорее тормозить, чем облегчать другую умственную деятельность». [72] Наконец, Шварц, Брансфорд и Сирс (2005) предположили, что передача знаний в ситуацию может отличаться от передачи знаний в ситуацию как средство согласования выводов, что передача может быть частым и сложным в продвижении. [73]
Значительная и долгая история исследований также пыталась объяснить условия, при которых может происходить передача обучения. Ранние исследования Ругера, например, показали, что «уровень внимания», «отношения», «метод атаки» (или метод решения проблемы), «поиск новых точек зрения», «тщательное тестирование гипотеза» и «обобщение» были ценными подходами для содействия передаче. [74] Чтобы стимулировать передачу знаний в процессе обучения, Перкинс и Саломон рекомендуют согласовывать («обнимать») обучение с практикой и оценкой, а также «наводить мосты» или поощрять учащихся размышлять о прошлом опыте или устанавливать связи между предыдущими знаниями и текущим содержанием. [71]
Некоторые аспекты интеллекта наследуются генетически, поэтому разные учащиеся в некоторой степени обладают разными способностями к обучению и скорости обучения. [ нужна цитата ]
Такие проблемы, как недоедание , усталость и плохое физическое здоровье, могут замедлить обучение, равно как и плохая вентиляция или плохое освещение дома, а также антисанитарные условия жизни. [75] [76]
Дизайн, качество и обстановка учебного пространства , такого как школа или класс, могут иметь решающее значение для успеха учебной среды . Размер, конфигурация, комфорт — свежий воздух, температура, свет, акустика, мебель — все это может повлиять на обучение учащегося. Инструменты, используемые как преподавателями, так и студентами, напрямую влияют на то, как передается информация: от поверхностей для отображения и письма (классные доски, маркерные доски, липкие поверхности) до цифровых технологий. Например, если в комнате слишком многолюдно, повышается уровень стресса, снижается внимание учащихся и ограничивается расстановка мебели. Если мебель расставлена неправильно, обзор преподавателя или учебных материалов ограничен, а возможность соответствовать стилю обучения или урока ограничена. Эстетика также может сыграть свою роль, поскольку, если страдает моральный дух учащихся, страдает и мотивация посещать школу. [77] [78]
Было обнаружено, что внутренняя мотивация , такая как собственное интеллектуальное любопытство учащегося или желание экспериментировать или исследовать, поддерживает обучение более эффективно, чем внешние мотивы, такие как оценки или требования родителей. Механическое заучивание предполагает повторение с целью закрепить факты в памяти, но оно подвергается критике как неэффективное и « сверлящее и убивающее », поскольку оно 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 учащихся. Следует хвалить учеников, которые правильно отвечают на вопрос или показывают хорошие результаты. Такое поощрение увеличивает их способности и помогает добиться лучших результатов. Определенные установки, такие как постоянное придирание к ответу учащегося или провоцирование или постановка учащегося в неловкое положение перед классом, являются контрпродуктивными. [79] [80] [ для проверки нужна расценка ]
Некоторые методы могут увеличить долгосрочное удержание: [81]
В основе молекулярной основы обучения, по-видимому, лежат динамические изменения в экспрессии генов , происходящие в нейронах головного мозга и вызываемые эпигенетическими механизмами. Эпигенетическая регуляция экспрессии генов включает, в первую очередь, химическую модификацию ДНК или ассоциированных с ДНК белков- гистонов . Эти химические модификации могут вызвать долгосрочные изменения в экспрессии генов. Эпигенетические механизмы, участвующие в обучении, включают метилирование и деметилирование нейрональной ДНК, а также метилирование , ацетилирование и деацетилирование белков-гистонов нейронов .
Во время обучения обработка информации в мозге включает индукцию окислительной модификации нейрональной ДНК с последующим использованием процессов репарации ДНК , которые приводят к эпигенетическим изменениям. В частности, процессы репарации ДНК, состоящие из негомологичного соединения концов и эксцизионной репарации оснований, используются при обучении и формировании памяти. [82] [83]
Нервная система продолжает развиваться в зрелом возрасте вплоть до смерти мозга . Например:
Обучение часто более эффективно у детей и с возрастом занимает больше времени или становится более трудным . Исследование с использованием нейровизуализации выявило быстрое усиление нейромедиатора ГАМК в качестве основного потенциального компонента объяснения того, почему это происходит. [89] [90]
Детский мозг содержит больше « тихих синапсов », которые неактивны до тех пор, пока не задействованы в рамках нейропластичности и гибкого обучения или памяти . [91] [92] Нейропластичность повышается в критические или чувствительные периоды развития мозга, что в основном относится к развитию мозга во время развития ребенка . [93]
То, чему люди учатся на ранних стадиях, и то, что они учатся применять, направляет людей на жизненный путь или оказывает непропорциональное влияние. [94] Взрослые обычно обладают более высокой способностью выбирать, что они изучают, в какой степени и как. Например, дети могут изучать определенные предметы и темы школьной программы, используя почерк на классной доске , вместо того, чтобы иметь возможность выбирать конкретные темы/навыки или профессии для изучения и стили обучения. Например, у детей могут не развиться консолидированные интересы, этика, интерес к цели и значимой деятельности, знания о требованиях и требованиях реального мира, а также приоритетах.
Животные получают знания двумя способами. Во-первых, это обучение, при котором животное собирает информацию об окружающей среде и использует эту информацию. Например, если животное съедает что-то, от чего у него болит желудок, оно учится больше не есть это. Второе — это врожденные знания, которые передаются по наследству. Примером этого может служить случай, когда лошадь рождается и сразу же может ходить. Лошадь не научилась такому поведению; он просто знает, как это сделать. [95] В некоторых сценариях врожденные знания более полезны, чем полученные знания. Однако в других сценариях верно обратное: животные должны учиться определенному поведению, когда иметь определенное врожденное поведение невыгодно. В таких ситуациях обучение развивается у вида.
В меняющейся среде животное должно постоянно получать новую информацию, чтобы выжить. Однако в стабильной среде этому же индивидууму необходимо единожды собрать нужную ему информацию, 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 для обучения в данной ситуации или оно знало информацию врожденно. Если стоимость получения знаний перевешивает выгоду от их обладания, то в этом сценарии животное не развивается, чтобы учиться, а вместо этого развивается необучение. Однако если польза от наличия определенной информации перевешивает затраты на ее получение, то животное с гораздо большей вероятностью эволюционирует и будет вынуждено изучать эту информацию. [95]
Необучение, скорее всего, будет развиваться по двум сценариям. Если окружающая среда статична и изменения не происходят или происходят редко, тогда в обучении просто нет необходимости. Поскольку в этом сценарии нет необходимости в обучении (и поскольку обучение может оказаться невыгодным из-за времени, необходимого для изучения информации), развивается необучение. Точно так же, если окружающая среда находится в состоянии постоянных изменений, обучение также невыгодно, поскольку все изученное сразу становится неактуальным из-за меняющейся среды. [95] Полученная информация больше не применима. По сути, животное добилось бы такого же успеха, если бы оно предположило, как если бы оно научилось. В этой ситуации развивается необучение. Фактически, исследование Drosophila melanogaster показало, что обучение действительно может привести к снижению продуктивности, возможно, потому, что поведение и решения при откладке яиц были нарушены из-за вмешательства воспоминаний, полученных из недавно изученных материалов, или из-за затрат энергии на обучение. . [96]
Однако в условиях, где изменения происходят в течение жизни животного, но не являются постоянными, обучение с большей вероятностью будет развиваться. В этих сценариях обучение полезно, потому что животное может адаптироваться к новой ситуации, но при этом может применять полученные знания в течение несколько длительного периода времени. Таким образом, обучение увеличивает шансы на успех, а не угадывание. [95] Примером этого является водная среда, ландшафты которой подвержены изменениям. В этих средах обучение предпочтительнее, потому что рыбы предрасположены к изучению конкретных пространственных сигналов там, где они живут. [97]
В последние годы физиологи растений исследовали физиологию поведения и познания растений. Концепции обучения и памяти важны для определения того, как растения реагируют на внешние сигналы — поведения, необходимого для выживания. Моника Гальяно, австралийский профессор эволюционной экологии, приводит аргументы в пользу ассоциативного обучения садового гороха Pisum sativum . Садовый горох не зависит от конкретного региона, а растет в более прохладном и высокогорном климате. Статья Гальяно и его коллег 2016 года направлена на различие между врожденным фототропизмом и приобретенным поведением. [33] Растения используют световые сигналы различными способами, например, для поддержания своих метаболических потребностей и внутренних циркадных ритмов. Циркадные ритмы у растений модулируются эндогенными биологически активными веществами, которые способствуют открыванию и закрыванию листьев и являются основой никтонастического поведения. [98]
Гальяно и его коллеги разработали классический тест кондиционирования, в котором проростки гороха были разделены на две экспериментальные категории и помещены в Y-образные пробирки. [33] В ходе серии тренировок растения подвергались воздействию света, падающего из разных ответвлений трубки. В каждом случае вентилятор слегка обдувал трубку в том же или противоположном плече, что и свет. Безусловным раздражителем (УС) было предсказанное появление света, а условным раздражителем (УС) — ветер, дующий вентилятором. Предыдущие эксперименты показали, 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. [99]
На этапе тестирования эксперимента Гальяно саженцы гороха были помещены в разные Y-образные трубы и подвергались воздействию только вентилятора. В дальнейшем было зафиксировано направление их роста. «Правильной» реакцией саженцев считалось прорастание в руку, где свет был «предсказан» с предыдущего дня. Большинство растений в обоих экспериментальных условиях росло в направлении, соответствующем предсказанному расположению света, основанному на положении вентилятора в предыдущий день. [33] Например, если сеянец выращивался с помощью вентилятора и света, падающего на одно и то же плечо Y-образной трубы, на следующий день сеянец рос в направлении вентилятора при отсутствии световых сигналов, несмотря на то, что вентилятор был помещен в противоположное положение. сторону Y-образного рычага. Растения контрольной группы не проявили предпочтения к определенному ответвлению Y-образной трубы. Процентная разница в поведении популяции, наблюдаемая между контрольной и экспериментальной группами, предназначена для того, чтобы отличить врожденный фототропизм от активного ассоциативного обучения. [33]
Хотя физиологический механизм ассоциативного обучения у растений неизвестен, Telewski et al. описывает гипотезу, описывающую фоторецепцию как основу механовосприятия у растений. [100] Один из механизмов механовосприятия у растений основан на ионных и кальциевых каналах MS. Механосенсорные белки в липидных бислоях клеток, известные как ионные каналы MS, активируются, когда они физически деформируются в ответ на давление или напряжение. Ионные каналы, проницаемые для Ca2+, являются «растягивающимися» и обеспечивают приток осмолитов и кальция, хорошо известного вторичного мессенджера, в клетку. Этот приток ионов запускает пассивный поток воды в клетку вниз по ее осмотическому градиенту, эффективно увеличивая тургорное давление и вызывая деполяризацию клетки. [100] Гальяно выдвигает гипотезу, что в основе ассоциативного обучения у Pisum sativum лежит соединение механосенсорных и фотосенсорных путей и опосредовано сигнальными путями ауксина. Результатом является направленный рост, позволяющий максимизировать поглощение растениями солнечного света. [33]
Гальяно и др. опубликовал еще одну статью о привычном поведении мимозы стыдливой , в которой врожденное поведение растения ухудшалось при многократном воздействии раздражителя. [19] Вокруг этой статьи и в целом вокруг темы познания растений возникли разногласия. Чарльз Абрамсон, психолог и поведенческий биолог, говорит, что одна из причин, почему ученые расходятся во мнениях относительно способности растений к обучению, заключается в том, что исследователи не используют последовательное определение «обучения» и «познания». [101] Точно так же Майкл Поллан, писатель и журналист, в своей статье « Разумное растение» говорит , что исследователи сомневаются не в данных Гальяно, а скорее в ее языке, в частности в использовании ею терминов «обучение» и «познание» по отношению к растениям. . [102] Направление будущих исследований — проверка того, модулируют ли циркадные ритмы растений обучение и поведение, а также изучение определений исследователей «познания» и «обучения».
Машинное обучение, отрасль искусственного интеллекта , занимается созданием и изучением систем, которые могут учиться на данных. Например, систему машинного обучения можно обучить на сообщениях электронной почты, чтобы научиться различать спам и неспамовые сообщения. Большинство моделей машинного обучения основаны на вероятностных теориях, где каждый вход (например, изображение) связан с вероятностью стать желаемым результатом.
