Item gefilterd op datum: december 2012

Het leren hoe men een organiseert om een probleem aan te gaan pakken noemt men stragic learing.

Bij natuurkundige vraagstukken:

Een beginnende aanpak bestaat uit backward chaining. Gaat opzoek naar hetgeen wat onbekend is en probeert terug te werken naar het moment dat alle variabelen bekend zijn.

4 op bladzijde 284

5 van Kolers (1979)

6 Jenkins, Brooks, Nixon, Frackowiak, and Passingham (1994) op bladzijde 291

Een ervaren aanpak is precies omgedraaid, waarbij de persoon meteen begint te rekenen wat al bekend is en probeert met die oplossing uiteindelijk de vraag te beantwoorden. Doordat men bij ‘backward’-denken goals en subgoals heeft, en deze in de gaten moeten houden, heft dit een tol op ons werkgeheugen. Dit probleem komt dus niet voor bij ‘forward’- denken maar men moet wel weten welk van al de mogelijke volgende stappen een stap dichter

is naar de eindoplossing. Het herkenen of maken van deze keus is hetgeen dat een expert heeft verkregen door ervaring.

Bij programmeer vraagstukken: (zie boek voor schema)

In plaats van backward reasoning is er hier sprake van top-down werkwijze bij de beginnende programmeur. Maar doordat men niet foreward kan denken, er is dan namelijk niets dat hun kan leiden is dit niet het verschil in ontwikkeling van expertise.

De expert benadering heet breedte-eerst (breadth-first), doordat ze telkens een laag per keer oplossen. Beginnende programmeurs hanteren een diepte-eerst (depth-first) techniek. Ze willen namelijk eerst elk deelprobleem volledig oplossen voordat ze verder gaan.

Algemeen:

Verschillende probleem domeinen hebben andere structuren en die zorgen voor een andere optimale strategie. En we zien dat bij ontwikkeling van expertise men de strategieën ontdenkt die optimaal zijn voor dat specifieke domein.

Wanneer men een volgorde van acties heeft geleerd om (delen van) een probleem op te lossen, spreekt men over tactical learning. Deze tactiek verwijst naar de methode om een bepaalde doel te bereiken.

Er bestaat bewijs6 waaruit blijkt dat bij mensen die bekwamer worden in bepaalde oefeningen niet meer dingen ‘berekenen’ maar herinneren. Men merkt dan op dat de hersenactiviteit van de prefrontale cortex naar de achterste delen van de cortex verplaatst.

Hierin wordt verteld hoe een beginnende natuurkunde student een probleem oplost. Dit probleem omvat het kiezen tussen twee methodes om een zijde van een driehoek te berekenen en het uitrekenen van deze zijde. Dit experiment wordt meerdere keren uitgevoerd en naderhand worden de eerste en laatste keer met elkaar vergeleken

Uit deze vergelijking komen drie aspecten naar voren:

• De snelheid waarmee de som wordt opgelost is enorm toegenomen
• De methode (formule) wordt in de tweede (laatste) situatie niet meer herhaald. De declarative representatie van de methode hoeft niet meer in het werkgeheugen te worden ‘geladen’.
• In de eerste situatie (begin) moet de student telkens elk deel van de formule passen op de gegeven probleem. Elk deel van de formule moest gelden voordat de student de formule hanteerde. Later ‘voelde’ de student de som aan, en paste het (alsof het een patroon was) over/op de opgave.

Deze gang van ontwikkeling noemen we proceduralisatie.

In hoofdstuk 6 hebben we een manier gezien hoe simpele associaties kan verbeteren. Het figuur dat hieruit volgde kon men via “power law” (logaritmische schaal) weergeven in een nieuwe figuur.

Afgezien van fysieke limieten, kan men grenzeloos een vaardigheid versnellen. De tijd die het cognitieve component nodigheeft dat bij deze vaardigheid zal naar 0 gaan, tenminste als men genoeg oefent.

1 Volgens William G. Chase en later ook John R. Haynes, maar ook vele andere 2 Anderson, 1983; Fitts & Posner, 1967

3 in hoofdstuk 3 is dit al een beetje behandeld

If goal is go in reverse,

Then set as subgoals

1. To disengage the clutch

2. Then to move the gear

3. Then to engage the clutch

4. Then to push down the gas

Uit bijvoorbeeld figuur 9.24 blijkt dat het voordeel van oefening na een bepaald moment erg snel afneemt, maar dat het nog steeds wel, een beetje, helpt.

Vervolgens wordt over een experiment verhaalt5 waarin mensen tekst, 200 pagina’s, ondersteboven moesten lezen. Een jaar later waren deze mensen nog steeds erg vaardig in deze kunst.

The nature of Expertise

In het volgde deel worden er experimenten behandeld waarin er wordt gekeken naar proefpersonen met een verschillend niveau van ontwikkeling van hun expertise. Dankzij deze onderzoeken is men begonnen met het achterhalen van de manier waarop expertise problemen oplossen effectiever maakt.

Het is gebruikelijk om de ontwikkeling van een vaardigheid op te delen in 3 stadia2.

• In het cognitieve stadium worden de specifieke feiten opgehaald en geïnterpreteerd om bepaalde problemen op te lossen. De kennis is nog niet in procedurele vorm aanwezig.
• Er is sprake van het associatieve stadium wanneer men succesvol een vaardigheid uitvoert door middel van een procedure. En hoewel declarative kennis nog steeds een rol speelt is het hebben van een vast patroon van aanpak toch het belangrijkste.
• Deze patronen kan men beschrijven met behulp van productie regels. bron: pagina 281
• Het laatste stadium heet het autonome stadium3. Denk bijvoorbeeld aan simpele perceptie taken die erg weinig aandacht/energie nodig hebben.

Het is pas door extensieve oefening dat men in een bepaald vlak (domein) een expert kunnen worden. Ook moeten we verschil maken tussen de domeinen. Er zijn domeinen waarin we allemaal expert kunnen worden (leren van taal of autorijden). Maar er zijn ook gebieden waarin slechts enkele kunnen uitblinken (schaak, sport).

Er zijn 2 beweringen die opgaan bij expertise1:

• Expertise wordt nooit behaald zonder veel en hard werken
• Na verkrijgen van expertise kunnen mensen moeilijkere problemen oplossen

General Characteristics of Skill Acquisition

Het is een fabeltje dat er magische momenten bestaan waarop ineens alles duidelijk wordt (inzicht) en men “aha!” uitroept. Als je “aha” uitroept, dan is dat omdat je, zoals we eerder zagen, een verkeerde kennis structuur inruilt voor de goede.

Metcalfe en Wiebe lieten proefpersonen bepaalde non-insight-problemen (tower of hanoi) en insight-problemen oplossen. Om de zoveel tijd vroegen ze hoe dicht ze dachten bij de oplossing te zijn. Bij de non-insight-problemen schenen de proefpersonen vrij nauwkeurig te weten hoe ver ze waren, maar bij de insight problemen wisten ze dat niet, hoewel ze misschien heel dicht bij de oplossing waren.

Bij insight problemen schijnt da men niet weet wat nu precies het sleutel-element is bij het oplossen van het probleem. Meestal hebben insight-problemen net 1 stap nodig om het probleem op te lossen. Het punt is dat je niet weet waar die stap precies zit.

Je kent het wel: je bent een hele tijd bezig een probleem op te lossen en het lukt maar niet. Je neemt een pauze van uur, je komt terug, en ineens los je het probleem gemakkelijk op. Dit heet het incubation effect (incubation = soort pauze).

Het effect kan beste verklaard worden als we nog eens kijken naar set effects. Als iemand de juiste kennis structuur selectedert, zal het probleem snel opgelost worden. Wordt echter de verkeerde kennis structuur geselectederd, dan zal het probleem niet (of minder snel) worden opgelost. Stel dat je een verkeerde kennis strategie hebt geselectederd voor een bepaald probleem. De theorie luidt dat als je een lang genoege pauze neemt, de kennis structuur na verloop van tijd niet meer actief is, dus kan je een andere (juiste) kennis structuur selectedren.

Verschillende experimenten zijn uitgevoerd om aan te tonen dat effect daadwerkelijk bestaat.

In het experiment van Blake en Blakenship lieten zij twee groepen proefpersonen puzzels oplossen. Een groep kreeg geen aanwijzingen, de andere groep kreeg verkeerde aanwijzingen (de fixation-groep). Beide groepen kregen een pauze. Uiteindelijk bleek dat de fixation-groep het meeste baat had van de pauze. Sterker nog: zij waren de verkeerde hint aan het begin totaal vergeten toen er naar gevraagd werd.

Set effects laten zien dat mensen vaak een oplossing proberen die in het verleden ook succesvol is geweest. Lovett heeft een vergelijkbaar experiment gedaan met “building sticks”:

proefpersonen moesten door het samenvoegen of afzagen van stukjes een ”doel-stok” namaken (afzagen mag alleen in lengtes van stokken die ook aanwezig zijn). Zij probeerde haar experiment te koppelen aan de notie van hill-climbing. Zij toonde aan dat proefpersonen inderdaad beginnen met een stok te kiezen die het dichts bij de lengte van doel-stok is. Echter, na een groot aantal herhalingen (90) kiezen de proefpersonen sneller een stok die hun eerder bij de oplossing zal brengen.

Lovett ontdekte ook dat mensen heel erg beivloed worden door voorafgaande ervaringen. Als een bepaalde operator een keer goed heeft gewerkt, maar een andere operator heen twee keer goed gewerkt, hebben mensen gauw een nieuwe “favoriet”. Dit fenomeen komt in veel in het dagelijks leven bij het oplossen van problemen. De waterkan xperimenten van Luchins zijn een uitzondering hierop.

Soms moet je, als je een probleem wilt oplossen, wat ruimer denken over de objecten in je omgeving. Een leuk voorbeeld hiervan is volgende (Maier): er hangen twee koorden aan het plafond. Het doel is om beide koorden inje handen te krijgen.

Probleem: als je een koord vast hebt, kan je niet bij het andere koord. Objecten in je omgeving: een metalen tang en een stoel.

Oplossing: bindt de tang aan een koord en zwiep het koord heen en weer. Pak het andere koord vast en vang vervolgens het zwiepend koord.

Dit voorbeeld demontreert functional fixedness: mensen kijken vaak niet verder dan de functie van het object. In geval zagen zeer weinig mensen de tang als een pendule.

Set effects

Het set effect treedt op als probleemoplossers voorkeuren (“bias”) gaan krijgen voor bepaalde operatoren, omdat ze ze al zo vaak hebben toegepast. Een experiment van Luchins toonde dit aan. Proefpersonen kregen 3 kannen met water met verschillende inhoud. Het doel was om 1 kan te vullen met een bepaalde hoeveelheid water. (alle kannen moeten maximaal gevuld worden als ze onder de kraan staan. Overgieten van kan naar kan is mogelijk). Als de proefpersoon vaak een bepaalde techniek heeft toegepast om het probleem op te lossen (bijv. water overgieten in de doel-kan), dan zal hij “blind” worden voor andere opties, zoals water overgieten uit de doelkan. Echter, dit probleem is gemakkelijk te voorkomen door de proefpersoon een hint te geven, “Don’t be blind” bijvoorbeeld.

In het experiment van Safren moest men anagrammen (gehusselde letters die een woord vormen) oplossen. Sommige anagramlijsten waren geordend (bijv.: woorden hadden met koffie te maken), andere niet. De woorden uit de geordende lijsten werden sneller geraden.

Dit komt door het priming-effect dat eerder besproken is (koffie-proposities worden geselectederd).

Het set effect is dus een kennis structuur die geselectederd ten koste van andere kennisstructuren. Deze kennisstructuur kan zowel procedural zijn (waterkannen) als declaractief (feitenkennis over woorden).