Fungerad-exempel effekt

Effekten av bearbetade exempel är en inlärningseffekt som förutspås av kognitiv belastningsteori (Sweller, 1988). Specifikt avser det förbättrat lärande som observeras när bearbetade exempel används som en del av undervisningen, jämfört med andra instruktionstekniker som problemlösning (Renkl, 2005) och upptäcktsinlärning (Mayer, 2004). Enligt Sweller: "Den arbetade exempeleffekten är den mest kända och mest studerade av de kognitiva belastningseffekterna" (Sweller, 2006, s. 165).

Genomarbetade exempel förbättrar inlärningen genom att minska kognitiv belastning under färdighetsförvärv, och "är en av de tidigaste och förmodligen den mest kända tekniken för kognitiv belastningsreducering" (Paas et al., 2003). I synnerhet ger utarbetade exempel instruktioner för att minska främmande kognitiv belastning och öka den tyska kognitiva belastningen för eleven initialt när få scheman är tillgängliga. Inre kognitiv belastning är en tredje typ av kognitiv belastning som ger en basbelastning som är irreducerbar. Yttre belastning reduceras genom ställningar av bearbetade exempel i början av färdighetsförvärv. Slutligen kan utarbetade exempel också öka den tyska belastningen när uppmaningar om självförklaringar används (Paas et al., 2003).

Renkl (2005) föreslår att bearbetade exempel bäst används i "sekvenser av bleknade exempel för vissa problemtyper för att främja förståelse för färdighetsförvärv", och att uppmaningar, hjälpsystem och/eller utbildning används för att underlätta elevernas själv -förklaringar. Denna uppfattning stöds av experimentella fynd som jämför en bleka bearbetad procedur och en väl underbyggd problemlösningsmetod (Schwonke et al., 2009).

"Det är dock viktigt att notera att studier av [bearbetade exempel] förlorar sin effektivitet med ökad expertis" (Renkl, 2005), en effekt som kallas expertens omvändningseffekt ( Kalyuga , 2007). Ytterligare begränsningar av den klassiska bearbetade metoden inkluderar "fokusering på en enda korrekt lösning och på algoritmiska färdighetsdomäner" (Renkl, 2005). Att ta itu med sådana restriktioner i multimedialärande miljöer är fortfarande ett område för aktiv forskning (Renk l, 2005).

Definitioner

Arbetat exempel

"Ett bearbetat exempel är en steg-för-steg demonstration av hur man utför en uppgift eller hur man löser ett problem" (Clark, Nguyen, Sweller, 2006, s. 190). Genomförda exempel är utformade för att stödja initialt förvärv av kognitiva färdigheter genom att introducera ett formulerat problem, lösningssteg och den slutliga lösningen (Renkl, 2005). Att studera bearbetade exempel är en effektiv instruktionsstrategi för att lära ut komplexa problemlösningsfärdigheter (van Merriënboer, 1997). Detta beror på att exempelbaserad instruktion tillhandahåller expertmodeller för mentala modeller för att förklara stegen i en lösning för nybörjare.

Ett geometribearbetat exempel som använder egenskapen tangent-radius.

Bearbetade exempel, som exemplet ovan, finns ofta i läroböcker i matematik eller geometri, men de används även inom andra områden. Bearbetade exempel hade utvecklats för musik, schack, friidrott och datorprogrammering (Atkinson, Derry, Renkl, & Wortham, 2000).

Bleka fungerade exempel

"För att underlätta övergången från lärande från bearbetade exempel i tidigare stadier av färdighetsinlärning till problemlösning i senare skeden är det effektivt att successivt tona ut bearbetade lösningssteg" (Renkl et al., 2004). Att tona ut steg i arbetat exempel utlöser självförklaringsaktiviteter, som består av inlärarnas egna förklaringar till orsakerna till de givna lösningsstegen (Renkl et al., 2004).

När elever får expertis inom ämnesområdet av intresse, förlorar bearbetade exempel sin effektivitet på grund av den vändande effekten av expertis. Att använda bleka bearbetade exempel tar itu med denna effekt genom att strukturera elevernas övergång från att studera bearbetade exempel till lärande med problemlösning. (Salden et al., 2008)

Självförklaringar

Enligt Renkl (2005) är självförklaringar "förklaringar som eleverna tillhandahåller och huvudsakligen riktar sig till dem själva. De innehåller information som inte direkt ges i läromedel och som hänvisar till lösningssteg och skälen till dem. De kan också referera till strukturella och ytliga egenskaper hos problem eller problemtyper."

"Självförklaringar är viktiga och nödvändiga" (Chi et al., 1989) när man arbetar med fungerande exempel då "framgångsrika elever studerade exemplen under längre perioder och förklarade dem mer aktivt för sig själva" (Chi et al., 1989). Men eftersom de flesta elever är passiva och ytliga självförklarare (Renkl, 1997), bör de "styras till att aktivt självförklara utarbetade exempel" (Renkl, 2005).

Bevis för

Effekten av bearbetade exempel tyder på att lärande genom att studera bearbetade exempel är mer effektivt än problemlösning, och ett antal forskningsstudier har visat denna effekt.

Sweller och Cooper var inte de första som använde denna form av undervisning, men de var definitivt de första som beskrev den ur ett kognitivt belastningsperspektiv (Sweller & Cooper, 1985; Cooper & Sweller, 1987; Sweller, 1988). Medan de studerade problemlösningstaktik använde Sweller och Cooper fungerande exempel som ett substitut för konventionell problemlösning för dem som lärde sig algebra. De fann att elever som studerade fungerande exempel presterade betydligt bättre än elever som aktivt löste problem (Sweller & Cooper, 1985; Cooper & Sweller, 1987). Sweller och Cooper (1985) hade utvecklat fungerande exempel som ett sätt att begränsa problemlösningssökning. Det är viktigt att notera att Sweller & Cooper (1985) använde utarbetade exempel-problempar i motsats till individuella utförda exempel. Renkl (2005) menar att lärande från utarbetade exempel är mer effektivt när en serie används. Pillay (1994) fann att utarbetade exempel som visar tre mellanliggande problemstadier var mer effektiva än att visa bara ett, men antydde att avståndet mellan stegen måste vara tillräckligt litet för att eleverna ska kunna koppla ihop dem utan att behöva skapa sina egna kopplingar.

Schwonke et al. (2009), i två experiment med kognitiva handledare undersökte den fungerade exempeleffekten. I ett experiment använde eleverna Geometry Cognitive Tutor som skilde sig åt genom presentationen av utförda exempel eller inte. I experimentet behövde elever som presenterades för bearbetade exempel mindre inlärningstid för att få den procedurmässiga färdigheten och den begreppsmässiga förståelsen av geometri. I det andra experimentet syftade författarna till att undvika de negativa effekterna som uppstod på grund av bristande förståelse för syftet med utförda exempel, replikera de positiva effekterna som erhölls i det första experimentet och undersöka de underliggande inlärningsmetoderna som förklarar varför bearbetade exempel hade större effektivitetseffekter. För att uppnå dessa mål ombads eleverna att tänka högt med hjälp av protokollet tänka högt . Resultaten visade att effektivitetseffekten som erhölls i det första experimentet också replikerades i det andra experimentet och eleverna hade en djupare begreppsförståelse (Schwonke et al., 2009).

Gog, Kester och Paas (2011) undersökte effektiviteten av tre strategier för exempelbaserat lärande till problemlösning på nybörjares kognitiva belastning och lärande; använda elektriska kretsar felsökningsuppgifter. De tre strategierna som används är: endast arbetat exempel, exempel-problempar och problem-exempelpar. Resultaten av studien visade att eleverna i det arbetade exemplet och exempel-problemparets förutsättningar signifikant överträffade eleverna i problem-exempelparet och problemlösningsförhållanden. Det observerades också att högre prestation uppnåddes med signifikant lägre investering av mentala ansträngningar under träningen (Gog, Kester och Paas, 2011).

Expertiseverserande effekt

Även om ett antal forskningsstudier har visat att bearbetade exempel har positiva effekter på eleverna, så har Kalyuga et al. (2000, 2001a, b) visade att effekten av bearbetade exempel är relaterad till kompetensnivån hos en inlärare, kallad expertomvändningseffekt . I tre studier har (Kalyuga et al. 2000, 2001a, b) använt bearbetade exempel i olika experiment, skärmdiagram inom maskinteknik, exempel med förklarande baserad instruktion om skrivkretsar för reläkretsar och programmeringslogik. I de olika studierna visade (Kalyuga et al. 2000, 2001a, b) att effektivitetseffekten av utarbetade exempel blev ineffektiv och ofta resulterade i negativa effekter för mer kunniga elever (Kalyuga, 2007). Emellertid har Nievelstein et al. (2013) menar att både den arbetade exemplet-effekten och den expertomvändande effekten som tidigare studerats baserades på välstrukturerade kognitiva uppgifter som mekanik (Kalyuga et al. 2000). I en studie som använder mindre strukturerade uppgifter, med användning av rättsfall, har Nievelstein et al. (2013) undersöker bearbetade exempeleffekter och sakkunskapsvändande effekter på både nybörjare och avancerade juridikstudenter. Studiens resultat tyder på att arbetade exempel hade effektivitetseffekt för både nybörjarstudenter och avancerade juridikstudenter, även om de avancerade studenterna hade betydligt fler förkunskaper.

En annan fråga angående bearbetade exempel observerades av Quilici & Mayer (1996), som fann att att ge eleverna tre exempel av varje problemtyp, till skillnad från ett, inte resulterade i några skillnader i elevernas förmåga att sortera efterföljande problem i lämpliga problem. typer. Som Wise & O'Neill påpekade, betyder detta inte att ytterligare vägledning aldrig kommer att leda till inlärningsvinster; vi kan bara inte anta att det alltid kommer att göra det.

Det finns också en viss debatt om hur komplett det arbetade exemplet behöver vara. Paas (1992) fann att elever i ett "avslutande" tillstånd, som fick ett problem bara halvvägs genomarbetat, presterade lika bra på testproblem som de som fick problemen fullt ut.

Utveckla effektiva bearbetade exempel

Ward och Sweller (1990) föreslog att under vissa förhållanden är "bearbetade exempel inte mer effektiva, och möjligen mindre effektiva, än att lösa problem" (s. 1). Därför är det viktigt att arbetade exempel struktureras effektivt, så att främmande kognitiv belastning inte påverkar eleverna. Chandler och Sweller (1992) föreslog ett viktigt sätt att strukturera bearbetade exempel. De fann att integrationen av text och diagram (inom utarbetade exempel) minskar främmande kognitiv belastning . De hänvisade till denna singelmodalitet, uppmärksamhetsinlärningseffekt som split-attention-effekten (Chandler och Sweller, 1992). Tabbers, Martens, & Van Merriënboer (2000) föreslog att man kan förhindra splittring av uppmärksamhet genom att presentera text som ljud.

Renkl (2005) föreslår att eleverna bara får djup förståelse genom utarbetade exempel när exemplen: (1) är självförklarande, (2) ger principbaserade, minimalistiska och exempelrelaterade instruktionsförklaringar som hjälp (3) visar relationer mellan olika representationer (4) lyfter fram strukturella egenskaper som är relevanta för att välja rätt lösningsprocedur (5) isolerar meningsfulla byggstenar.

Alla bearbetade exempel är inte utskriftsbaserade som de i Tarmizi och Sweller-studien. Lewis (2005) till exempel, föreslagna animerade demonstrationer är en form av fungerande exempel. Animerade demonstrationer är användbara eftersom denna multimediapresentation kombinerar det arbetade exemplet och modalitetseffekter inom en enda instruktionsstrategi.

Publik

Nybörjare

Som det visar sig är bearbetade exempel inte lämpliga för alla elever. Elever med förkunskaper i ämnet finner denna form av undervisning överflödig och kan drabbas av konsekvenserna av denna överflöd. Detta har beskrivits som expertens omvändningseffekt (Kalyuga, Ayres, Chandler, & Sweller, 2003). Det föreslås att bearbetade exempel bleknas med tiden för att ersättas med problem för praktiken ( Renkl, Atkinson & Maier, 2000) . Därför är det viktigt att ta hänsyn till eleven såväl som media när man utvecklar bearbetade exempel, annars kanske eleverna inte presterar som förväntat.

Eftersom utarbetade exempel inkluderar stegen mot att nå lösningen, kan de endast användas i färdighetsdomäner där algoritmer kan tillämpas (matematik, fysik, programmering, etc.) (Renkl, 2005). För kreativa sysselsättningar som att tolka dikter, eller inlärningssammanhang där det finns ett oändligt antal potentiella förvirrande faktorer som konfliktlösning, effektivt ledarskap eller mångkulturell kommunikation, är lösningsstegen svårare att beskriva och utarbetade exempel är kanske inte de bästa effektiv instruktionsmetod. Den utarbetade exempelmetoden anses vara en av de bästa multimediaprinciperna för att lära sig matematik. Genomförda exempel hjälper till att rikta elevens uppmärksamhet på vad som behöver studeras samt att utveckla läskunnighet. De fungerar som en guide för att förbereda nybörjare för effektiv problemlösning efter att ha fått en förståelse för alla begrepp som övervägs. Renkl (2005) menar att elever har en mycket begränsad förståelse av domänen när de försöker lösa problem utan några fungerande exempel. Således får eleverna en djup förståelse av en färdighetsdomän när de får genomarbetade exempel i början av kognitiva färdighetsförvärv. Exemplen ger eleverna en ledtråd till de rätta stegen för att lösa problemet.

En nyligen genomförd forskning (Rourke, 2006) fann att nybörjare fortfarande kan ha svårt att förstå begrepp om de ges exempel med ofullständig eller något felaktig information (så kallade bleka exempel) innan de förvärvar grundläggande domänkunskaper eller läskunnighet i ämnet. Detta är baserat på hur en nybörjare eller expertinlärare strukturerar sina inlärningsscheman — att känna till lämplig procedur/metod att använda för att hämta och tolka problemet. Å andra sidan kan utarbetade exempel utgöra kognitiv belastning och orsaka redundans för elever med förkunskaper (Kalyuga, Ayres, Chandler, & Sweller, 2003), i motsats till nybörjare för vilka utarbetade exempel snarare fungerar som en kompass. som ger en direkt vägledning för att lösa liknande problem (Rourke, 2006). Detta gäller även när nybörjare utvärderar prototyper, som förkroppsligar de viktigaste egenskaperna hos ett verk, bearbetade exempel. Detta kan också hjälpa nybörjaren med den semantiska bearbetning som krävs för att fullt ut förstå ett konstverk eller design (Rourke, 2006).

Modellen med bearbetade exempel är en av flera starka kognitiva undervisningstekniker med stor betydelse som hjälper lärare att främja lärande. Det är en tillämpningsprincip som avsevärt förbättrar nybörjares mönster för kunskapsinhämtning i samband med autentisk problemlösning. Reed & Bolstad (1991) indikerar att ett exempel kan vara otillräckligt för att hjälpa en elev att framkalla en användbar idé och att införlivandet av ett andra exempel som illustrerar idén, särskilt ett som är mer komplext än det första, ger betydande fördelar för överföringsprestanda. Så, "lägg åtminstone till ett andra exempel" verkar vara en grundläggande regel för instruktionsdesign med bearbetade exempel. Dessutom bekräftade Spiro, Feltovich, Jacobson och Coulson (1991) att tillhandahållande av ett brett utbud av exempel (och att låta eleverna efterlikna exempel) som illustrerar flera strategier och tillvägagångssätt för liknande problem hjälper till att främja bred kunskapsöverföring och "kognitiv flexibilitet".

Instruktionsmodellen för exempelbaserat lärande av Renkl och Atkinson (2007) tyder på att elever får en djupare förståelse för domänprinciper när de får arbetade exempel i början av kognitiva färdigheter.

Se även

Atkinson, RK, Derry, SJ, Renkl, A., & Wortham, DW (2000). Att lära av exempel: Instruktionsprinciper från den arbetade exempelforskningen. Review of Educational Research, 70, 181–214.
Chi, MT, Bassok, M., Lewis, MW, Reimann, P., & Glaser, R. (1989). Självförklaringar: Hur elever studerar och använder exempel för att lära sig lösa problem. Kognitionsvetenskap, 13(2), 145–182.
Clark, RC, Nguyen, F. och Sweller, J. (2006). Effektivitet i lärande: evidensbaserade riktlinjer för att hantera kognitiv belastning. San Francisco: Pfeiffer.
Cooper, G. & Sweller, J. (1987). Effekter av schemainhämtning och regelautomatisering på matematisk problemlösningsöverföring. Journal of Educational Psychology. 79(4), 347–362.
Gog, TV, Kester, L., Paas, F. (2011). Effekter av arbetade exempel, exempel-problem och problem-exempelpar på nybörjares lärande. Contemporary Educational Psychology 36 (2011) 212–218.
Kalyuga, S., Chandler, P., & Sweller, J. (2000). Inkludera elevens erfarenhet i utformningen av multimediaundervisning. Journal of Educational Psychology, 92, 126–136.
Kalyuga, S., Chandler, P., & Sweller, J. (2001a). Eleverfarenhet och effektivitet av instruktionsvägledning. Pedagogisk psykologi, 21, 5–23.
Kalyuga, S., Chandler, P., Tuovinen, J., & Sweller, J. (2001b). När problemlösning är överlägset att studera utförda exempel. Journal of Educational Psychology, 93, 579–588.
Kalyuga, S. Ayres, P., Chandler, P. & Sweller, J. (2003). Expertens vändande effekt. Pedagogisk psykolog, 38 (1) 23–31.
Kalyuga, S. (2007). Expertis Omvändningseffekt och dess konsekvenser för elevanpassad undervisning. Educational Psychology Review (2007) 19:509-539.
Lewis, D. (2005). Demobank: en metod för att presentera just-in-time online-inlärning i Proceedings of the Association for Educational Communications and Technology (AECT) Annual International Convention (vol 2, s. 371–375) oktober 2005, Orlando, FL. http://www.davidlewisphd.com/publications/dlewis_aect2005paper.pdf
Moreno, R., Reisslein, M. och Delgoda GE (2006). Mot en grundläggande förståelse av bearbetad exempelinstruktion: inverkan av medel-mål-övningar, bakåt/framåt blekning och adaptivitet. I FIE '06: Proceedings of the 36th Frontiers in Education Conference, 2006. hämtad 28 november 2007 från http://fie.engrng.pitt.edu/fie2006/papers/1353.pdf
Nievelstein, F., Gog TV, Dijck, GV, Boshuizen, HPA (2013). Det fungerade exemplet och kompetensomvändningseffekten i mindre strukturerade uppgifter: Att lära sig resonera kring rättsfall. Contemporary Educational Psychology 38 (2013) 118–125.
Paas, F. (1992). Utbildningsstrategier för att uppnå överföring av problemlösningsförmåga i statistik: En kognitiv belastningsmetod. Journal of Educational Psychology, 84, 429–434.
Paas, F. & van Merriënboer, J. (1994). Variabilitet av bearbetade exempel och överföring av geometriska problemlösningsförmåga: En kognitiv belastningsmetod. Journal of Educational Psychology, 86 (1), 122–133.
Paas, F., Renkl, A., & Sweller, J. (2003). Kognitiv belastningsteori och instruktionsdesign: Senaste utvecklingen. Pedagogisk psykolog, 38(1), 1–4.
Pillay, H. (1994). Kognitiv belastning och mental rotation: Strukturera ortografisk projektion för lärande och problemlösning. Instruktionsvetenskap, 22, 91–113.
Quilici, JL, & Mayer, RE (1996). Exempels roll i hur eleverna lär sig att kategorisera statistikordproblem. Journal of Educational Psychology, 88, 144–161.
Reed, SK, & Bolstad, CA (1991). Användning av exempel och procedurer vid problemlösning. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition, 17, 753–766.
Renkl, A. (2005). Den genomarbetade exempelprincipen i multimedial lärande. I Mayer, RE (Ed.), Cambridge Handbook of Multimedia Learning. Cambridge: Cambridge University Press. Visa i ett nytt fönster
Renkl, A. (1997). Att lära av utarbetade exempel: En studie om individuella skillnader. Kognitionsvetenskap, 21(1), 1-29.
Renkl, A., Atkinson, RK, & Große, CS (2004). Hur blekande fungerade lösningssteg fungerar – ett kognitivt belastningsperspektiv. Instructional Science, 32(1-2), 59–82.
Renkl, A., Atkinson, RK, & Maier, UH (2000). Från att studera exempel till att lösa problem: Att blekna utarbetade lösningssteg hjälper inlärningen. I L. Gleitman & AK Joshi (red.), Proceedings of the 22nd Annual Conference of the Cognitive Science Society (sid. 393–398). Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum Associates, Inc. hämtad 6 februari 2010 från http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/summary?doi=10.1.1.23.6816
Rourke, A, J. (2006). Kognitiv belastningsteori och användningen av bearbetade exempel i designhistorien för att lära nybörjare att känna igen de utmärkande egenskaperna hos en designers arbete. EdD, Kensington: University of New South Wales.
Salden, RJCM, Aleven, V., Schwonke, R., & Renkl, A. (2008). Kompetensomvändningseffekten och bearbetade exempel i handled problemlösning. Instructional Science, 38, 289-307
Schwonke, R., Renkl, A., Krieg C., Wittwer, J., Alven, V., och Salden, R.. (2009). Den fungerade exemplet effekten: Inte en artefakt av usla kontrollförhållanden. Computers in Himan Behavior 25(2009)258-266.
Smith, SM, Ward, TB och Schumacher, IS (1993). Begränsande effekter av exempel i en kreativ generationsuppgift, Memory & Cognition. 21: 837–845.
Spiro, RJ, Feltovich, PJ, Jacobson, M., & Coulson, RL (1991). Kognitiv flexibilitet, konstruktivism och hypertext: Avancerat kunskapsinhämtning i dåligt strukturerade domäner. Pedagogisk teknik, 31, 24–33.
Sweller, J. & Cooper, GA (1985). Användning av bearbetade exempel som ersättning för problemlösning i inlärning av algebra. Cognition and Instruction, 2(1), 59–89.
Sweller, J. (2006). Den arbetade exempeleffekten och mänsklig kognition. Lärande och undervisning, 16(2) 165–169
Tabbers, HK, Martens, RL, & Van Merriënboer, JJG (2000). Multimedia instruktioner och kognitiv belastningsteori: Split-attention och modalitetseffekter. Artikel presenterad vid National Convention of Association for Educational Communications and Technology, Long Beach, CA. hämtad 6 december 2007 från [1]
Tarmizi, RA och Sweller, J. (1988). Handledning vid matematisk problemlösning. Journal of Educational Psychology, 80 (4) 424–436
Van Merriënboer, J. (1997). Träning av komplexa kognitiva färdigheter: en fyrakomponents instruktionsmodell för teknisk träning. Englewood Cliffs, NJ: Educational Technology Publications.
Ward, M. & Sweller, J. (1990). Strukturera effektiva bearbetade exempel. Cognition and Instruction, 1990, 7(1), 1–39. Sweller & Chandler, 1991
Wise, AF, & O'Neill, DK (2009). Beyond More Versus Less: A Reframing of the Debate on Instructional Guidance. I S. Tobias & TM Duffy (red.), Constructivist Instruction: Success or Failure? (s. 82–105). New York: Routledge. Visa i ett nytt fönster