Десять шагов комплексного обучения. Четырехкомпонентная модель дизайна обучения

2.7. Резюме

• Основой программы сложного обучения является высоковариативная последовательность целостных аутентичных учебных задач.

• Последовательность учебных задач в классах задач от простого к сложному и скаффолдинг необходимы для того, чтобы помочь учащимся научиться координировать все аспекты выполнения реальных задач.

• Для облегчения построения когнитивных схем приводится поддерживающая информация, объясняющая, как устроена область и как подходить к решению задач в ней, чтобы учащиеся могли плодотворно работать над неповторяющимися аспектами учебных задач в рамках одного класса сложности.

• Чтобы облегчить автоматизацию схемы:

а) процедурная информация указывает, как именно выполнять повторяющиеся аспекты учебных задач;

б) частичная практика обеспечивает дополнительную тренировку повторяющихся навыков, которые необходимо развить до очень высокого уровня автоматизма.

• Учебные планы, созданные на основе четырех компонентов, полностью соответствуют теории когнитивной нагрузки, поскольку они снижают ненужную когнитивную нагрузку и высвобождают когнитивные ресурсы, которые могут быть направлены на построение и автоматизацию схемы.

• Индивидуальные траектории обучения могут быть реализованы в процессе динамического выбора заданий либо внешним интеллектуальным агентом, таким как преподаватель или приложение для электронного обучения (управляет система), либо учащимся самостоятельно (управляет учащийся).

• Контроль со стороны учащегося может быть эффективным только в том случае, если он уже обладает хорошо развитыми навыками самонаправленного обучения. Для их развития необходим дополнительный скаффолдинг, при котором управление системы постепенно сменяется управлением учащегося.

• Четыре компонента можно поддерживать различными медиа, такими как компьютерная имитация окружения для учебных задач, гипер- и мультимедийность для предоставления поддерживающей информации, системы онлайн-помощи и мобильные технологии для предоставления процедурной информации, компьютерное обучение для частичной практики.

• Физическая достоверность среды, в которой учащиеся работают над учебными задачами, может варьироваться от низкой (кейс-стади на бумаге, решение аутентичных задач в онлайн-курсе) до высокой (например, реальная среда, полнофункциональные симуляторы).

• В программах двойного смешанного обучения сочетаются очное обучение (учебные задачи) и онлайн-обучение (поддерживающая информация), а также выполнение учебных задач в модельной среде и в реальной рабочей обстановке или повседневной жизни.

Ключевые понятия

Автоматизация схемы; адаптивное обучение; атомарный подход; внешняя когнитивная нагрузка; внутренняя когнитивная нагрузка; двойное смешанное обучение; зависимая частичная практика; закрепление; индуктивное обучение; класс задач; компартментализация; модель 4C/ID; незапрашиваемое предоставление информации; обучение по запросу; ресурсное обучение; релевантная когнитивная нагрузка; парадокс переноса; перевернутый класс; перенос обучения на реальную жизнь; планируемое предоставление информации; поддерживающая информация; построение схемы; предоставление информации по запросу; проработка; процедурная информация; самостоятельная частичная практика; сложность; смешанное обучение; теория когнитивной нагрузки; учебная задача; формирование правил; фрагментация; холистический дизайн; частичная практика

Глава 3.
«Десять шагов»

Для решения не такой уж сложной задачи покраски любой комнаты можно использовать типовую процедуру. Сначала необходимо освободить помещение, снять и убрать все панели, розетки и светильники, ковры, подвесные лампы и т. д. Потом нужно снять старые обои или удалить краску со стен, отремонтировать стены и потолки (оштукатурить, отшлифовать, зашпаклевать). Затем можно красить стены, а также оконные и дверные рамы (часто в разные цвета). После этого можно вернуть на место панели и розетки, повесить лампы, уложить ковры и расставить мебель.

Покраска всех помещений дома – гораздо более сложная задача. Разумеется, можно выполнить те же шаги в линейном порядке – сначала вынести всю мебель, снять все панели, вешалки и т. п., удалить всю старую краску, отпарить все обои и т. д. – до тех пор, пока вся мебель не вернется в дом. Но так никто не делает, потому что такой порядок работы, во-первых, нецелесообразен, а во-вторых, полученные результаты могут оказаться не вполне удовлетворительными. Это нецелесообразно, потому что в ходе ремонта в доме будет негде жить. Это также может привести к не самым удовлетворительным результатам, потому что участники процесса не смогут извлечь пользу из усвоенных уроков и появившихся идей. Поэтому здесь, вероятно, будет использована зигзагообразная стратегия покраски каждой комнаты в отдельности, пока не будет закончен ремонт во всем доме.

Эта третья и последняя вводная глава описывает процесс дизайна обучения в «Десяти шагах». Начнем с описания десяти действий (а не шагов) дизайна обучения в разделе 3.1 – и вот почему. Теоретически эти десять шагов можно выполнять в определенном порядке, но в реальных проектах по разработке учебных материалов часто приходится зигзагообразно переключаться с одного действия на другое – как в приведенном примере. В разделе 3.2 описывается динамика системы обучения. Как бы то ни было, линейное описание деятельности необходимо, чтобы представить рабочее и понятное описание модели, обеспечивающей системный подход к дизайну. Для упорядочивания действий используется модель «камень в пруду» М. Дэвида Меррилла (2012), как описано в разделе 3.3. Этот подход обеспечивает практический и контентно-ориентированный взгляд на дизайн, начиная с ключевого действия, лежащего в основе нашей модели, – с дизайна целостных задач. Учебная задача – тот камень, который бросают в пруд, – и есть первый из десяти шагов. С этого камня начинаются все остальные действия. Девять оставшихся шагов разработки учебных задач кратко обсуждаются в обычном порядке. В разделе 3.4 «Десять шагов» рассматриваются в рамках дизайна обучения (Instructional Systems Design, ISD) и модели ADDIE (то есть Analysis, Design, Development, Implementation, and Evaluation – анализ, дизайн, разработка, внедрение и оценка). Глава завершается кратким резюме. Пусть вас не удивляет темп изложения – это лишь обзор, все десять шагов подробно рассматриваются в главах 4–13.

3.1. Десять действий дизайна

Рисунок 3.1 показывает весь процесс разработки инструкций для комплексного обучения – одной картинкой. Светло-синие блоки – это десять действий, необходимых для создания эффективных и рациональных учебных программ, по которым приятно заниматься. В этом разделе объясняются различные элементы рисунка.

Рис. 3.1. Схематический обзор десяти действий (светло-синие блоки) в процессе разработки комплексного обучения

Нижняя часть рисунка идентична схематическому плану обучения, представленному в главе 2 (рис. 2.1), и содержит четыре действия, которые соответствуют четырем компонентам плана. Основа учебного плана – разработка учебных задач. Для каждого класса задач разрабатываются учебные задачи, которые обеспечивают учащимся различные варианты выполнения целостных задач на определенном уровне сложности до тех пор, пока они не смогут самостоятельно выполнять эти задачи в соответствии со стандартами. После этого они переходят к следующему, более сложному классу задач. Поддерживающая информация – это вся информация, которая может помочь учащимся в решении задач, рассуждениях и принятии решений (то есть в неповторяющихся аспектах учебных задач) в рамках конкретного класса задач. Процедурная информация – это вся информация, которая точно определяет, как выполнять рутинные (то есть повторяющиеся) аспекты учебных задач. Разработка частичной практики необходима для развития необходимых повторяющихся аспектов до очень высокого уровня автоматизма.

Два вида деятельности на центральной оси рисунка обеспечивают разработку учебных задач. Разработка оценок эффективности нужна, чтобы определять, насколько учащиеся достигли предварительно установленных стандартов приемлемой работы. Приемлемые стандарты определяет разработчик или команда разработчиков. Для некоторых задач это может быть что-то минимально работающее, для других – определенный уровень мастерства, для третьих – работа, выполненная в совершенстве. Поскольку комплексное обучение имеет дело с высокоинтегрированными наборами целей обучения, основное внимание уделяется декомпозиции сложного навыка на иерархию, описывающую все аспекты или базовые навыки, необходимые для выполнения реальных задач. Оценка эффективности должна учитывать каждый из этих базовых навыков и отслеживать прогресс учащихся в выполнении учебных задач во времени. Последовательность учебных задач, занимающая центральное место в этой системе, – это последовательность категорий задач, от простых к сложным. Задачи организованы таким образом, чтобы оптимизировать процесс обучения. Самые простые задачи выполняются на начальном уровне обучающихся (то есть на основе того, что они уже умеют делать на момент начала занятий), а последние, наиболее сложные задачи выполняются на финальном уровне освоения всей программы обучения. В индивидуализированных траекториях обучения, основанных на частой оценке результатов, каждый учащийся получает уникальную последовательность учебных задач, адаптированную к его индивидуальным потребностям в обучении. При обучении по запросу учащиеся могут сами выбирать учебные задачи, но при этом часто получают поддержку и руководство (то есть скаффолдинг второго порядка).

Два вида деятельности в левой части рисунка – анализ когнитивных стратегий и анализ ментальных моделей – обеспечивают разработку поддерживающей информации. Они нарисованы рядом друг с другом, потому что они взаимозависимы. Анализ когнитивных стратегий отвечает на вопрос: «Какие систематические подходы используют профессионалы для решения задач в своей предметной области?» Анализ ментальных моделей отвечает на вопрос: «Как профессионалы организуют свою предметную область?» Полученные в результате систематические методы решения проблем (Systematic Approach to Problem Solving, SAP) и модели предметной области используются как основа для разработки поддерживающей информации для конкретного класса задач (см. раздел 7.1). Существует четкая взаимосвязь между последовательностью учебных задач в классах задач от простых до сложных и анализом неповторяющихся аспектов задач. Более сложные классы задач требуют более детальных и (или) более совершенных когнитивных стратегий и ментальных моделей, чем более простые классы задач.

Два вида деятельности в правой части рисунка – анализ когнитивных правил и анализ предварительных знаний – нужны для разработки процедурной информации и частичной практики. Они размещены друг над другом, потому что имеют условную взаимосвязь: когнитивные правила требуют наличия предварительной информации. Анализ когнитивных правил выявляет пары «условие – действие» (ЕСЛИ условие, ТО действие), которые позволяют выполнять рутинные аспекты задач без сознательных усилий. Анализ предварительных знаний позволяет определить, что эксперты должны знать, чтобы правильно применять эти пары. Все эти результаты вместе обеспечивают основу для разработки процедурной информации (см. раздел 10.1). Кроме того, обозначенные когнитивные правила и есть те правила, которые необходимо автоматизировать с помощью частичной практики.

Как показано стрелками на рисунке 3.1, некоторые виды деятельности обеспечивают предварительный ввод для других видов деятельности. То есть, например, можно начать с разработки необходимых оценок эффективности, затем продолжить анализом неповторяющихся и повторяющихся аспектов и последовательности задач и закончить разработкой четырех компонентов плана обучения. Именно в таком порядке ранее и были описаны десять действий (например, Van Merriënboer & de Croock, 2002), но в реальных проектах дизайна обучения каждый вид деятельности влияет на все остальные виды деятельности. Поэтому вопрос о том, какой порядок выполнения десяти действий будет наиболее плодотворным, остается открытым.

3.2. Динамика системы обучения

Модель, представленная в этой книге, как и многие другие модели дизайна обучения, рассматривает систему обучения с точки зрения динамики обучения. Этот взгляд подчеркивает взаимозависимость элементов, составляющих систему обучения, и признает динамическую природу этой взаимозависимости, которая и делает систему неделимым целым. Такой подход является одновременно систематическим и системным. Систематическим он является благодаря парадигме «вход – процесс – выход», то есть выходы одних элементов системы служат входами для других элементов, а выходы тех или иных проектных действий служат входами для других действий. Например, выход анализа аспектов неповторяющихся задач является входом для проектирования поддерживающей информации в плане обучения. В то же время этот процесс является системным, поскольку принято считать, что производительность или функция каждого элемента прямо или косвенно влияет на один или несколько других элементов, что делает процесс проектирования весьма динамичным и нелинейным. Например, анализ неповторяющихся аспектов навыка может также повлиять на последовательность учебных задач. Более подробно об этом будет рассказано в следующих разделах.

Итерация

Предварительные отношения «вход – процесс – выход», изображенные на рисунке 3.1, указывают на систематический характер «Десяти шагов». Оценка результатов дает исходные данные для определения последовательности учебных задач, поскольку позволяет определить индивидуальные потребности в обучении и таким образом предоставить каждому обучаемому уникальную последовательность задач. Она также позволяет проанализировать неповторяющиеся и повторяющиеся аспекты сложного навыка, чтобы прояснить, что именно должны знать и уметь учащиеся, чтобы выполнять учебные задачи в соответствии со стандартами. Анализ неповторяющихся аспектов дает дополнительные материалы для разработки поддерживающей информации, поскольку анализируемые когнитивные стратегии и ментальные модели являются частью этой информации. Анализ повторяющихся аспектов позволяет получить исходные данные для разработки процедурной информации, поскольку проанализированные когнитивные правила и предварительные знания являются частью этой информации. И, наконец, анализ когнитивных правил также вносит вклад в разработку частичной практики, поскольку именно эти правила должны быть закреплены посредством повторяющейся практики.

Весь этот процесс, однако, не выполняется за один раз – он происходит в итерациях. Результаты действий, расположенных в нижней части рисунка 3.1, необходимы для действий, которые расположены выше, и требуют повторения того, что уже было сделано. Итерация – это процедура, в которой цикл операций повторяется, чтобы приблизить желаемый или требуемый результат. Итерации очень важны и указывают на системный характер процесса. Например, анализ неповторяющихся и повторяющихся аспектов навыка часто позволяет по-новому взглянуть на структуру сложного навыка, что дает возможность пересмотреть оценку результатов. Четырехкомпонентный дизайн часто выявляет слабые места в результатах анализа и дает возможность получить данные для более детального или альтернативного анализа и дизайн-решений. Даже выбор медиа – например, использование электронного обучения в части программы обучения – может потребовать дополнительного анализа задач и знаний, чтобы получить необходимые конкретность и детализацию.

В реальных дизайн-процессах всегда будут существовать итерации, поэтому, возможно, стоит планировать основные итерации заранее при быстром прототипировании (Nixon & Lee, 2001). При быстром прототипировании дизайнер быстро разрабатывает одну или несколько учебных задач (прототипов, см. рис. 3.2), которые соответствуют одному конкретному классу задач, а затем тестирует их с реальными пользователями. Результаты этих пользовательских тестов не только используются для корректировки прототипа, но и влияют на весь процесс проектирования, включая разработку оценки результатов, последовательности учебных задач и анализ различных аспектов сложного навыка.

Рис. 3.2. Прототип Tube Screamer и конечный продукт

Уровень необходимости

В реальных проектах дизайнеры часто выполняют не все действия по проектированию или по крайней мере выполняют их с неодинаковой степенью детализации. Исходя из времени, отведенного на разработку, и наличия ресурсов, они выбирают действия, которые будут выполняться в ходе проекта, и уровень детализации, необходимый для этих действий. Другими словами, они гибко адаптируют свои профессиональные знания. Ведман и Тессмер (1991) описывают этот процесс в терминах уровней необходимости. Модель дизайна обучения описывается как вложенная структура субмоделей, начиная от минимальной модели, которую можно разработать в условиях жестких ограничений времени и ресурсов, и заканчивая высокотехнологичной моделью для условий избытка времени и ресурсов. Минимальная версия «Десяти шагов» (то есть первый уровень необходимости) может, например, содержать только разработку набора учебных задач, поскольку это основа плана обучения. Самая развитая версия может содержать разработку очень подробного плана обучения со всесторонним анализом задач и материалов для описаний поддерживающей информации, процедурной информации и частичной практики. Очевидно, что ключом к использованию уровней необходимости является реалистичная оценка ограничений времени и ресурсов конкретного дизайн-проекта.

Связанный с этим вопрос – повторное использование учебных материалов (Van Merriënboer & Boot, 2005; Wiley et al., 2012). Во многих дизайн-проектах учебные программы не разрабатываются с нуля, а создаются на основе существующих учебных программ. Это явно освобождает от необходимости выполнения определенных действий по анализу и проектированию и почти наверняка сокращает их детализацию. Например, перепроектирование существующей программы обучения в соответствии с «Десятью шагами» всегда начинается с определения серии учебных задач, которые затем организуются в классы задач. Что касается разработки информации для работы над задачами, вполне достаточной может оказаться такая реорганизация имеющихся учебных материалов, чтобы они отвечали соответствующим классам задач и учебным задачам. Очевидно, что при этом не потребуется углубленный анализ задач и материалов.

Повторное использование материалов также становится все более популярным при разработке новых курсов. Существующие цифровые медиафайлы перераспределяются и модифицируются, и таким образом создаются новые учебные материалы. Такой подход становится все более популярным в свете появления открытых образовательных ресурсов (ООР) – свободно доступных документов и медиа с открытой лицензией, которыми можно пользоваться для преподавания, обучения и оценки знаний (Littlejohn & Buckingham Shum, 2003; Wiley, Bliss, & McEwen, 2014). Анализ того, какие существующие медиафайлы потребуются для создания таких материалов, скорее всего, будет значительно менее детальным, чем если бы эти материалы разрабатывались с нуля.

Зигзагообразный дизайн

Как указано в предыдущих разделах, часто выполняют не все действия по проектированию, выполняют их с неодинаковой степенью детализации и не в одинаковом порядке. Например, согласно рисунку 3.1, нет предпочтительного порядка ни для анализа неповторяющихся и повторяющихся аспектов навыка, ни для разработки поддерживающей информации, процедурной информации и практики выполнения части задачи, кроме того, нет необходимости завершать один шаг, прежде чем приступать к другому. В целом итерации, уровни необходимости и переключение между независимыми действиями создают высокодинамичные нелинейные формы зигзагообразного дизайна. Тем не менее необходим оптимальный базовый порядок выполнения десяти действий. Он обсуждается в следующем разделе.

3.3. Модель «камень в пруду»: от действий к шагам

M. Дэвид Меррилл (2012) предложил модель дизайна обучения, которая полностью соответствует «Десяти шагам» (см. рис. 3.3). Это вариант традиционного дизайна обучения, ориентированный на материалы, в котором сразу определяются не абстрактные цели обучения, а материалы, которые необходимо усвоить. Все начинается с метафорического броска камня в пруд – с дизайна одной или нескольких целостных задач типа тех, которые будут выполнять учащиеся. От первого камня идут круги по воде – последующий дизайн. Дизайнеры не работают в линейном порядке, зигзагообразный дизайн допускается, но шаги упорядочиваются в соответствии с моделью «камень в пруду». Считается, что такой способ представления шагов может быть применим и полезен для преподавателей и других практиков в области дизайна обучения.

Рис. 3.3. Модель дизайна обучения «камень в пруду» М. Дэвида Меррилла

Основа учебных задач: шаги 1–3

На первых трех шагах разрабатывается серия целостных задач как основа учебного плана:

• Шаг 1: разработка учебных задач.

• Шаг 2: определение критериев оценки эффективности деятельности.

• Шаг 3: создание последовательности задач.

Первый шаг – камень, который бросают в пруд, – это определение набора типичных учебных задач, соответствующих комплексу навыков, которыми учащийся овладеет после прохождения полного обучения. Таким образом, становится ясно с самого начала и на очень конкретном уровне, какова цель учебной программы.

Шаг 2 – первый круг по воде – формулировка стандартов, которых должны достичь учащиеся, чтобы выполнять задачи приемлемым образом. Определение критериев оценки эффективности деятельности позволяет:

а) определить, были ли достигнуты стандарты;

б) дать учащимся необходимую обратную связь о качестве их работы.

Определяя сначала учебные задачи и только после этого стандарты оценки результатов, модель «камень в пруду» позволяет избежать распространенной проблемы, когда цели обучения, определенные на ранних этапах процесса, позднее отменяются или пересматриваются, чтобы более точно соответствовать разработанным материалам (Merrill, 2012).

На следующем этапе проектирования – это этап 3 – создается последовательность задач. Уже есть набор учебных задач и инструмент для оценки результатов, теперь нужно упорядочить задачи таким образом, чтобы оптимизировать процесс обучения. С одной стороны, для этого повышается сложность задач и на каждом уровне сложности снижается степень поддержки и сопровождения. Когда учащиеся успешно выполняют все задачи, считается, что они благополучно завершили курс. С другой стороны, это можно сделать и с помощью оценки эффективности с учетом динамического выбора учебных задач, отвечающих потребностям отдельных учащихся.

Знания, навыки и установки: шаги 4–10

На дальнейших этапах дизайна обучения определяются знания, навыки и установки, необходимые для выполнения каждой учебной задачи из последовательности задач. Так появляются остальные компоненты плана обучения.

Существует разница между поддерживающей информацией, процедурной информацией и частичной практикой. Для проектирования и разработки поддерживающей информации выполняются следующие шаги:

• Шаг 4: разработка поддерживающей информации.

• Шаг 5: анализ когнитивных стратегий.

• Шаг 6: анализ ментальных моделей.

Поддерживающая информация – это информация, которая помогает учащимся выполнять неповторяющиеся аспекты учебных задач, связанные с решением проблем, рассуждениями и принятием решений. Единицы поддерживающей информации связаны с классами задач, и чем сложнее классы задач, тем более подробная или более глубокая поддерживающая информация требуется. Если полезные учебные материалы уже имеются, то шаг 4 может быть ограничен реорганизацией существующих учебных материалов и распределением их по классам задач, тогда шаги 5 и 6 можно пропустить.

Если учебные материалы необходимо проектировать и создавать с нуля, могут потребоваться шаги 5 и 6. На шаге 5 выполняется анализ когнитивных стратегий, чтобы выяснить, какие систематические подходы используют профессионалы для решения задач в своей предметной области. На шаге 6 выполняется анализ ментальных моделей, чтобы выяснить, как профессионалы организуют свою предметную область.

Аналогично этапам проектирования и разработки поддерживающей информации, выделяются следующие этапы проектирования и разработки процедурной информации:

• Шаг 7: разработка процедурной информации.

• Шаг 8: анализ когнитивных правил.

• Шаг 9: анализ предварительных знаний.

Процедурная информация – это информация, необходимая для овладения повторяющимися аспектами учебных задач. Она определяет, как именно выполняются эти аспекты (в терминологии «Десяти шагов» эти аспекты называются процедурными), и предоставляется тогда, когда она нужна учащимся для работы над учебными задачами. В дальнейшем она исчезает или ее заменяют новой информацией для выполнения новых повторяющихся аспектов задач. Если полезные учебные материалы, такие как должностные инструкции или краткие справочные руководства (часто – в виде мобильных приложений), уже имеются, на шаге 7 их можно обновить или перераспределить в соответствии с учебными задачами, тогда шаги 8 и 9 можно пропустить. Но если процедурную информацию нужно разрабатывать с нуля, может потребоваться шаг 8, на котором анализируются когнитивные правила для выполнения рутинных действий в виде правил или процедур ЕСЛИ – ТО, и шаг 9, на котором анализируются знания, необходимые для корректного использования этих правил и процедур. Результаты анализа затем служат основой для разработки процедурной информации. Наконец, в зависимости от характера задачи и от знаний и навыков, необходимых для ее выполнения, может потребоваться шаг 10:

• Шаг 10: разработка частичной практики.

Это требуется, если нужно развить очень высокий уровень автоматизма для отдельных повторяющихся аспектов сложного навыка. Например, это может относиться к критическим навыкам, неправильное выполнение которых может привести к опасности для жизни и здоровья, потере дорогих или дефицитных материалов, повреждению или потере оборудования. Это также может быть важно для тех повторяющихся базовых навыков, которые требуют очень быстрого или безошибочного выполнения. Если необходимо разработать частичную практику, результаты анализа на шаге 8 (то есть правила или процедуры ЕСЛИ – ТО) будут полезны. В остальных главах этой книги мы подробно рассмотрим каждый из десяти шагов (их краткое описание приведено в приложении 1).