Разработка частичной практики

13.1 Необходимое условие

Частичная практика — последний из четырех компонентов дизайна обучения. Три других компонента необходимы всегда, частичная практика — нет. Этот шаг следует выполнять только в том случае, если дополнительная практика повторяющихся аспектов задачи необходима для достижения высокого уровня автоматизма.

Предположим, вы проходите курс «Качественный полумикроанализ» — курс химии, цель которого состоит в том, чтобы начать с неизвестного водного раствора и с помощью ряда шагов определить, что представляет собой раствор и/или что находится в растворе. Курс был разработан в соответствии с «Десятью шагами» — вы работаете над осмысленными целыми задачами, организованными в классы задач. Вы должны выполнять титрование, добавляя реагент по капле в раствор, — это критический процесс, требующий большой сноровки, которая достигается только практикой. К сожалению, каждый анализ занимает от 15 минут до двух часов, поэтому не остается времени для практики правильного титрования. Кроме того, неправильное титрование (например, с добавлением слишком большого количества реагента) равносильно браку — а значит, два часа пропали впустую. Ситуацию спасает частичная практика.

В этой главе представлены рекомендации по разработке такой частичной практики. В целом чрезмерное увлечение частичной практикой не способствует комплексному обучению. К тому же частичная практика часто не имеет смысла, поскольку сами учебные задачи предоставляют достаточно возможностей для отработки как неповторяющихся, так и повторяющихся аспектов сложных навыков. Зачастую для обучения повторяющимся и неповторяющимся базовым навыкам достаточно хорошо представленной учебной информации, поскольку предоставление процедурной информации автоматизирует когнитивные правила путем формирования правил, а поддерживающая информация позволяет строить и реконструировать схемы через проработку. Однако если требуется очень высокий уровень автоматизма определенных повторяющихся аспектов, учебных задач может быть недостаточно, и в этом случае следует включить в программу обучения дополнительные частичные задачи для отработки одного или нескольких выбранных повторяющихся аспектов.

Структура данной главы выглядит следующим образом. В разделе 13.2 элементы практики описываются как простые элементы для частичной практики. Различные типы элементов практики обеспечивают разные уровни поддержки, и полный набор элементов практики должен быть достаточно разнообразным, чтобы охватить все варианты изучаемой процедуры. В разделе 13.3 представлены несколько методов установления последовательности элементов практики. В разделе 13.4 обсуждаются особые характеристики процедурной информации, предоставляемой во время частичной практики, включая техники демонстрации больших наборов правил, продолжительных и (или) сильно разветвленных процедур, реализации сопровождающего наставничества и предоставления корректирующей обратной связи через ‘отслеживание модели’. В разделе 13.5 описаны методы обучения, явно направленные на автоматизацию навыка, такие как изменение критериев эффективности, сжатие времени моделирования и распределение практических занятий по времени. В разделе 13.6 зависимая частичная практика противопоставляется независимой частичной практике, когда учащиеся должны самостоятельно выбрать участок задачи для частичной практики, чтобы улучшить выполнение всей задачи — то есть в явном виде частичная практика не предлагается. В разделе 13.7 обсуждаются подходящие средства для обеспечения частичной практики. В разделе 13.8 обсуждается позиционирование частичной практики в учебном плане. В конце главы приводится краткое резюме.

13.2 Элементы практики

Если учебный проект предписывает практику выполнения части задания, это означает, что учащимся требуется большое количество практических элементов. Правила и/или процедуры, полученные в результате анализа когнитивных правил на шаге 8, обеспечивают основу для проектирования практических элементов. Но это относится только к небольшому подмножеству этих правил и процедур, а именно к тем аспектам всей задачи, которые на этапе 2 были классифицированы как подлежащие автоматизации повторяющиеся базовые навыки — или (еще реже) как базовые навыки с двойной классификацией (см. таб. 5.2). Для других повторяющихся базовых навыков не требуется предоставление процедурной информации во время выполнения учебных задач, и частичная практика не нужна. Таким образом, в частичной практике отрабатываются полностью автоматизированные процедуры, а иногда и способность распознавать, когда они не работают в контексте целостных задач. Известные примеры частичной практики — заучивание таблицы умножения, отработка музыкальных гамм, тренировка теннисной подачи или штрафного удара — навыки, требующие скорости и точности. При разработке тренинга частичная практика часто применяется также для повторяющихся базовых навыков, критических для безопасности, некорректное выполнение которых может представлять угрозу для жизни, привести к материальным потерям или повреждению оборудования. Например, частичная практика может проводиться при выполнении внутривенных инъекций пациентам, процедур аварийного отключения на химическом заводе (Musharyanti et al., 2021; Vanfleteren et al., 2022). Более того, если позволяет учебное время, частичная практика может быть использована для отработки повторяющихся базовых навыков, которые:

позволяют выполнять многие другие навыки, находящиеся выше в иерархии навыков. Можно использовать дополнительную практику для изучения алфавитного порядка букв с детьми младшего школьного возраста, поскольку этот навык обеспечивает навыки поиска в словарях, телефонных справочниках и других материалах, отсортированных в алфавитном порядке;

выполняются одновременно с другими координируемыми навыками в иерархии. Обнаружение опасных ситуаций на экране радара в процессе контроля воздушного движения является объектом дополнительной практики, поскольку выполняется одновременно с общением с пилотами и маркированием новых самолетов, входящих в воздушное пространство.

Типы элементов практики

Определение практических элементов для частичной практики проще, чем определение учебных задач. Главный критерий – это наличие одного соответствующего повторяющегося базового навыка, эффективное выполнение которого может быть алгоритмически описано как процедура или набор правил ЕСЛИ — ТО, вытекающих из шага 8. Не имеет значения различие между процессом решения проблемы и самим решением или между руководством и поддержкой задачи, потому что правильное выполнение процедуры или применение правил ЕСЛИ — ТО (сравните с процессом разрешения проблемы или выполнения задачи) и есть ее решение! Вот почему некоторые даже не называют это решением проблем, хотя не менее справедливо называть это самым эффективным видом решения проблем, который только возможен.

Элементы практики должны предлагать учащимся многократно отрабатывать повторяющийся базовый навык, выполнять процедурные шаги или многократно применять правила ЕСЛИ — ТО. Для частичной практики в полной мере выполняется поговорка «Повторение — мать учения» — большое количество элементов практики приводит к тому, что они будут выполняться быстро, точно и без сознательных усилий. В отличие от учебных задач, частичная практика обычно проводится не в реальной или смоделированной среде с высокой степенью сложности, а в упрощенной среде, такой как спортивный тренажер или тренировочная компьютерная программа (например, «клетка» для отработки бейсбольных ударов или компьютерная программа для изучения таблицы умножения). Обычный элемент практики, который иногда называют предметом труда (Gropper, 1983), задает учащемуся ситуацию, ставит перед ним цель и требует выполнения процедуры (см. верхнюю строку в таб. 13.1, объяснение алгоритма — рис. 11.2). Например, в элементе практики учащемуся может быть предложено вычислить произведение 3 и 4, обозначить ситуацию на экране радара как опасную или безопасную, сыграть музыкальную гамму или сделать внутривенную инъекцию.

Общая рекомендация для частичной практики — как можно быстрее перейти к обычным элементам практики для отработки. Использование специальных элементов практики следует рассматривать, если:

определенные процедурные шаги или правила ЕСЛИ — ТО заставляют учащихся допускать ошибки;

процедуры слишком длинные и разветвленные, набор правил ЕСЛИ — ТО слишком большой;

учащимся трудно определить, какой процедурный шаг или какое правило ЕСЛИ — ТО следует использовать, поскольку существуют различные альтернативы для очень похожих ситуаций или очень похожие альтернативы для разных ситуаций.

Таблица 13.1 включает два специальных типа элементов практики для обучения сложению двузначных чисел, а именно задачи на редактирование и задачи на распознавание.

Задачи на редактирование предлагают учащимся исправить некорректное решение, определив ошибочный шаг или шаги, ошибочное правило или правила ЕСЛИ — ТО и предложив правильные. Они особенно полезны для отработки процедур, вызывающих ошибки, — когда вводятся типичные ошибки, которые должны быть обнаружены и исправлены учащимися. Пример, приведенный в таблице 13.1, иллюстрирует типичную ошибку, когда учащиеся забывают переносить 10 при сложении чисел. Задачи на распознавание требуют от учащихся выбрать правильную процедуру из нескольких вариантов. Такие задачи особенно полезны, если трудно понять, какие процедуры или правила ЕСЛИ — ТО необходимо использовать в конкретной ситуации или задаче. Сопоставление похожих процедур также поможет сосредоточить внимание учащихся на условиях применения каждой из процедур.

Таб.13.1 Примеры обычных, редактируемых и распознаваемых элементов практики для сложения двузначных чисел

Стратегия угасающего руководства и подход «тренировочных колес»

Редактируемые и распознаваемые элементы практики обеспечивают учащимся поддержку в решении задач (см. таб. 4.4), поскольку они дают им часть решения. Если частичная практика не может быть сразу начата с обычных элементов, поскольку они слишком сложны для учащегося, лучше начать с элементов, обеспечивающих высокую поддержку, и как можно быстрее перейти к элементам без поддержки. Известная стратегия угасающего руководства — последовательность «распознавание — редактирование — воспроизведение» (Gropper, 1983) — начинается с элементов, требующих распознать, какие шаги или правила ЕСЛИ — ТО нужно применить, продолжается элементами, требующими редактировать неправильные шаги или ошибочные правила ЕСЛИ — ТО, и заканчивается обычными элементами, требующими от учащихся самостоятельно применить шаги или правила, чтобы получить решение.

Руководство по решению проблем не имеет значения для элементов практики, поскольку правильное выполнение процедуры всегда приводит к правильному решению. Это процесс алгоритмический, а не эвристический, поэтому учащемуся не нужно проводить умственные операции, чтобы найти приемлемое решение. Это делает крайне важным предоставление идеальных образцов, рабочих листов учебного процесса или других эвристических средств. Для частичной практики процедурная информация должна указывать прямой способ выполнения процедуры или применения правил (см. раздел 13.4).

Для поддержки обучающегося, выполняющего продолжительные процедуры или применяющего большие наборы правил, могут быть полезны функциональные ограничения, поскольку такие ограничения препятствуют или предотвращают неэффективное поведение. Функциональные ограничения для частичной практики часто используют подход «тренировочных колес» (Carroll & Carrithers, 1984) — по аналогии с тренировочными колесами на детском велосипеде. В начале обучения эти колеса находятся на одном уровне с задним колесом, что придает велосипеду повышенную устойчивость и предотвращает его падение. По мере развития чувства равновесия у ребенка колеса поднимаются выше, чтобы велосипед не мог упасть, но колеса не касались земли, пока ребенок держит равновесие. В итоге у ребенка вырабатывается навык езды на велосипеде, и тренировочные колеса можно снимать. Таким образом, основная идея использования интерфейсов с «тренировочными колесами» — обеспечить гарантию того, что обучающиеся не выполнят никаких неэффективных процедурных шагов или правил. Например, подход «тренировочных колес» в курсе по текстовому процессору сначала представит только минимальное количество панелей инструментов и опций меню, необходимых для создания документа (то есть основные операции, такие как «создать», «сохранить»,«удалить» и т. д.). Все остальные опции и панели инструментов будут недоступны. Новые опции и панели инструментов (например, для расширенного форматирования, рисования, создания таблиц) становятся доступны только после того, как учащиеся освоят предыдущие. Другой пример — обучение набору текста вслепую, при котором принято закрывать клавиши, чтобы учащийся не мог видеть символы. Таким образом блокируется неэффективная и даже вредная привычка смотреть на клавиши, чтобы найти нужную. По мере обучения клавиши можно открывать. Еще один пример — обучение двигательным навыкам, когда инструктор держит или направляет ученика таким образом (см. рис. 13.1), что тот вынужден совершить определенное движение телом. К тому же физическое удерживание ученика не дает ему (ей) сделать неэффективное, нежелательное или опасное движение тела.

Рис. 13.1 Инструктор по прыжкам с парашютом, использующий подход «тренировочных колес»

Разброс элементов практики

В заключение этого раздела важно отметить, что полный набор элементов, используемых в частичной практике, должен представлять широкий разброс, то есть используемые элементы должны быть репрезентативными для всех ситуаций, относящихся к процедуре или правилам ЕСЛИ — ТО. Разброс элементов практики необходим для развития широкого набора когнитивных правил, которые позволяют оптимально обрабатывать правила в будущих проблемных ситуациях. Например, частичная практика сложения двузначных чисел должна включать как задачи с переносом 10, так и задачи без переноса, а частичная практика написания слов должна включать широкий набор задач (то есть слов), требующих от ученика использования всех букв алфавита в разном порядке. Разброс элементов практики в некоторой степени похож на вариативность учебных задач, но элементы практики должны быть репрезентативными для всех ситуаций работы процедуры или набора правил ЕСЛИ — ТО. Разнообразные элементы никогда не выходят за рамки этих правил. Вариативность практики, напротив, означает, что учебные задачи должны быть репрезентативными для всех ситуаций, которые могут встретиться в реальном мире, включая незнакомые ситуации, для которых нет известных подходов. Другими словами, разброс помогает учащимся использовать правила или процедуры, а вариативность — находить их.

13.3 Установление последовательности частей задач для частичной практики

До сих пор мы обсуждали только те элементы практики, которые требуют от учащегося полного выполнения повторяющегося базового навыка. Однако для продолжительных, сильно разветвленных процедур или больших наборов правил может потребоваться декомпозиция процедуры или набора правил. Прежде чем приступить к отработке полного повторяющегося навыка, учащиеся проходят интенсивную подготовку по выполнению отдельных частей процедуры или подмножеств правил.

В исключительных случаях установление последовательности частей задач применяется и к целостным учебным задачам (см. раздел 6.3). В отличие от установления последовательности частей задач обучения, при котором обычно используется подход обратной цепочки рассуждений, для частичной практики более эффективны подходы с прямой цепочкой рассуждений, поскольку выполнение каждого шага или применение каждого правила создает условия, побуждающие к следующему шагу или действию. Таким образом, автоматизация правил облегчается, поскольку учащиеся должны многократно выполнить шаг или действие в соответствующих условиях.

В таблице 13.2 представлены три традиционные техники установления последовательности, которые подходят для частичной практики: сегментация, упрощение и разделение. В этих техниках используется подход, основанный на естественной последовательности процессов. Если учебное время ограничено, можно тренировать только отдельные части, но, если это возможно, лучше использовать метод прямой цепочки рассуждений в сочетании с методом снежного кома. Для обучения задаче, состоящей из частей A, B и C, сначала отрабатывается A, затем A и B, и наконец A, B и C.

Таблица 13.2 Техники установления последовательности элементов практики для процедур с большим количеством шагов/решений или большим набором правил (Wightman & Lintern, 1985)

Все подходы, перечисленные в таблице 13.2, приводят к низким контекстным помехам элементов практики. Элементы практики группируются или блокируются для одной части задачи, так что учащиеся одновременно отрабатывают только один набор более или менее похожих элементов практики. Это отличается от учебных задач, которые лучше всего упорядочивать случайным образом, что приводит к высоким контекстным помехам («чередование», Birnbaum et al., 2013; Bjork, 1994). Кроме того, каждая учебная задача отличается от соседних по параметрам, которые также отличаются в реальном мире. Считается, что это облегчает построение ментальных моделей и когнитивных стратегий. В то же время каждый элемент практики должен быть похож на окружающие его элементы, поскольку повторная практика одних и тех же вещей способствует желаемой автоматизации когнитивных правил в процессе закрепления (см. вставку 13.1).

Следует отметить, что техники установления последовательности для продолжительных, разветвленных процедур или больших наборов правил могут сочетаться со стратегиями угасающего руководства. Предположим, что процедура отрабатывается по частям А, В и С. Тогда, прежде чем приступить к отработке части В, можно пройти через последовательность «распознавание — редактирование — воспроизведение» для части А.

Для части В (при методе снежного кома — частей А и В) можно использовать последовательность «распознавание — редактирование — воспроизведение» и т. д., пока процедура не станет полной, то есть A, B и C. Такие сложные техники установления последовательности необходимы только для обучения процедурам с большим количеством шагов/решений или большими наборами правил.

13.4 Процедурная информация для частичной практики

На этапе 7 обсуждался дизайн процедурной информации с акцентом на ее предоставление во время выполнения учащимися целостной учебной задачи. Для целостных задач предоставление процедурной информации относится только к повторяющимся аспектам этих задач. Очевидно, что процедурная информация также имеет отношение к частичной практике, где отрабатываются только повторяющиеся аспекты и где вся информация, предоставляемая учащемуся, относится к отрабатываемому повторяющемуся навыку. Те же принципы разработки процедурной информации применимы к предоставлению правил и процедур в виде небольших информационных единиц с использованием простого и активного языка на уровне ученика с низкими способностями и предотвращением эффекта разделения внимания (см. шаг 7 в главе 10). Кроме того:

демонстрация процедур с большим количеством шагов/ решений или больших наборов правил может быть изолирована от всей задачи;

сопровождающее наставничество легче реализуется;

парадигма отслеживания модели может быть использована для немедленной обратной связи в случае ошибок.

Демонстрация процедур и правил

Если учащиеся работают над целостными учебными задачами, процедурная информация лучше всего демонстрируется в контексте этих задач. Например, если студенты- парикмахеры учатся стричь вьющиеся волосы, то демонстрировать, как держать ножницы (то есть повторяющийся аспект задачи), лучше всего в контексте целостной задачи. Однако во время частичной практики демонстрация части задачи может быть изолирована от всей задачи. Это особенно полезно при обучении повторяющимся базовым навыкам, процедуры которых имеют много шагов/решений или большой набор правил. Например, пилотам, проходящим обучение, можно продемонстрировать конкретную процедуру действий в чрезвычайной ситуации отдельно от их обычных полетных задач. Такие демонстрации должны четко указывать на конкретную ситуацию, желаемую цель или результат, применяемые материалы и оборудование — и на то, как фактически выполняются процедуры или применяются правила. Конечно, хороший учебный проект должен позволить учащимся интегрировать поведение частей задач в одно целое. Обычно это достигается путем ввода части задачи только после ввода целостной задачи (то есть при наличии плодотворного когнитивного контекста) и путем совмещения частичной практики с практикой выполнения целостной задачи.

Часто рекомендуется обратить особое внимание на процедурные шаги или правила, которые сложны или даже опасны при неправильном применении. Такие шаги или правила бывают связаны с типичными ошибками, возникающими в результате ошибочных правил, и с заблуждениями, выявленными в ходе эмпирического анализа (см. разделы 11.2 и 12.2). В таблице 13.3 представлены четыре метода обучения, которые могут помочь учащимся справиться с трудными аспектами повторяющегося базового навыка:

Выделение подзадач заставляет учащихся определить подзадачи, которые решаются с помощью определенных процедурных шагов или правил.

Внимание должно быть сосредоточено на сложных аспектах.

Использование множественных представлений помогает учащимся обрабатывать полученную информацию более чем одним способом.

Сравнительный метод позволяет критически сравнивать и сопоставлять правильное выполнение задачи с неправильным. В этом случае очень важно четко указать, какая из двух демонстраций неверна и почему.

Сопровождающее наставничество

При сопровождающем наставничестве преподаватель или компьютерная система должны внимательно следить за работой учащегося, интерпретируя ее и предоставляя процедурную информацию в тот момент, когда она необходима (т. е. в идеальный момент). Сопровождающее наставничество может быть реализовано для целых учебных задач путем наставничества один на один (когда помощник смотрит через плечо – ALOYS), но это очень трудно реализовать, если нет человека-наставника. Поэтому в «Десяти шагах» в качестве стратегии по умолчанию предписан другой тип гибкого представления информации, а именно – помощь, инициируемая системой, при которой своевременное отображение информации происходит при выполнении первой учебной задачи (или задач), для которых она актуальна. В отличие от этого, для частичной практики предпочтительной и используемой по умолчанию стратегией представления процедурной информации является сопровождающее наставничество.

Таб.13.3 Четыре техники для работы со сложными аспектами повторяющихся базовых навыков

Сопровождающее наставничество во время частичной практики может быть реализовано человеком-наставником или компьютерной системой. Поскольку задействован только один повторяющийся навык, относительно легко проследить действия учащегося до определенных процедурных шагов или правил. Тогда можно использовать пошаговый подход, при котором конкретное действие, которое необходимо выполнить (и, если необходимо, связанные с ним предварительные знания), представляется обучаемому в тот момент, когда это действие должно быть выполнено. Инструкция может быть дана преподавателем вслух или предоставлена в визуальной или графической форме (пример приведен на рис. 13.2). Например, процедура с большим количеством шагов/решений может быть представлена графически, при этом каждый шаг выделяется в тот момент, когда его необходимо выполнить. Соответствующие предварительные знания могут быть включены в выделенный шаг или связаны с ним (см. рис. 10.1, где для предоставления предварительной информации использовались гиперссылки).

Рис. 13.2 Пошаговая инструкция по завязыванию галстука-бабочки — в идеале каждый шаг представляется или выделяется в тот момент, когда учащийся должен его выполнить

Отслеживание модели и корректирующая обратная связь

Как и при сопровождающем наставничестве, предоставление немедленной корректирующей обратной связи требует от преподавателя или компьютерной системы отслеживания и интерпретации результатов работы учащегося. Если учащиеся работают над целостными задачами, человек- наставник может дать немедленную корректирующую обратную связь, и это слишком сложно реализовать иными способами. Если же учащиеся работают над частью задачи, то обеспечить немедленную обратную связь проще, поскольку их поведение можно проследить по шагам или по правилам. Для этого правила ЕСЛИ — ТО или процедурные шаги, выявленные в ходе анализа когнитивных правил (этап 8), используются в качестве диагностических инструментов в парадигме отслеживания моделей (например, Chu et al., 2014). Отслеживание модели часто применяется в компьютерных программах и интеллектуальных обучающих системах для тренировки и практики и содержит следующие шаги:

Каждое действие учащегося прослеживается до конкретного правила ЕСЛИ — ТО или процедурного шага, который описывает или моделирует повторяющийся базовый навык.

Пока процесс отслеживания идет успешно и поведение соответствует правилам или шагам, ученик находится на верном пути, и обратная связь не требуется.

Если процесс отслеживания терпит неудачу и наблюдаемое поведение нельзя объяснить правилами или шагами, скорее всего, возникнет отклонение от модели, и тогда дается следующая обратная связь:

Учащемуся сообщают, что произошла ошибка.

Если возможно, дается объяснение отклонения обучаемого от модели (почему произошла ошибка). Оно может быть основано на имеющихся ошибочных правилах или заблуждениях, выявленных в ходе эмпирического анализа рассматриваемого повторяющегося навыка (см. разделы 11.3 и 12.3).

Учащемуся объясняют, как исправить ошибку и дают подсказку для следующего шага или действия.

Предположим, учащийся пишет компьютерную программу, в которой нужно поменять значения между двумя переменными, и делает типичную ошибку, а именно: A = B, B = A. Эту типичную ошибку можно быть проследить до нарушения правила замены значений двух переменных (см. таб. 11.1). Корректирующая обратная связь может иметь следующую форму: