Μάθηση και προϋπάρχουσες γνώσεις των μαθητών

Από τη στιγμή που ένα παιδί γεννιέται, αλληλεπιδρά με ποικίλους τρό­πους με το περιβάλλον του σχηματίζοντας ενστικτωδώς μέσω των εμπει­ριών του νοητικά μοντέλα τα οποία του δίνουν τη δυνατότητα να επιβιώνει, αλ­λά και να προβλέπει μελλοντικές καταστάσεις και συ­μπερι­φορές είτε για τα άβια αντικείμενα, είτε για έμβια όντα που υπάρχουν γύρω του. Με τον όρο «νοητικά μοντέλα» εννοώ νοητικές αναπαραστάσεις οι οποίες περιλαμβάνουν αντικείμενα, καταστάσεις, διαδικασίες, τρόπους δράσης, αλλά και γνώσεις για το πότε και που μπορούν να χρησιμοποιηθούν αυτές οι δράσεις ή ακόμη και ποιες είναι οι συνέπειες των δράσεων αυτών. Για παρά­δειγ­μα, το παιδί γνωρίζει από την εμπειρία του ότι όταν ένα άψυχο αντικείμενο (π.χ. μια πέ­τρα) αφεθεί από κάποιο ύψος αυτό πέφτει προς το έδαφος, ή επίσης όταν ένα βα­ρύ σώμα αφεθεί ελεύθερο ταυτόχρονα με ένα ελαφρύ από το ίδιο ύψος, τότε το βαρύ πέφτει πιο γρήγορα από το ελαφρύ. Με τη συχνή έκθεσή του σε παρό­μοιες εμπειρίες τα νοητικά μοντέλα που δημιουργούνται μπορούν να προβλέπουν όλο και πιο αξιόπιστα καθημερινές διαδικασίες που εμφανίζονται μπροστά του.
Στη συνέχεια, αρχί­ζο­ντας το σχολείο τα νοητικά αυτά μοντέλα είναι οι πρώτες νοητικές δομές στις οποίες στη­ρί­ζεται το παιδί για να ερμηνεύει τον τρόπο με τον οποίο λειτουργεί ο κόσμος, ενώ ταυτόχρονα εκτίθεται σε επιστημονική γνώση η οποία διδάσκεται σε πολλά σχολικά μαθήματα.
Η πο­ρεία του στο σχο­λείο είναι μια συνεχής αλλαγή των πρωτόλειων νοητικών μοντέλων σε πιο εκλεπτυσμένα, πιο συνεκτικά και πιο σταθερά και τα οποία είναι πιο κοντά στην επιστημονική γνώση. Σε αυτή τη πορεία ο μαθητής εκτί­θεται συχνά σε νέα γνώση την οποία για να κατανοήσει και στη συνέχεια να ενσωματώσει στη μακρόχρονη μνήμη του απαιτείται η κατάλληλη πρότερη γνώση. Όσο πιο πλούσια, συνεκτικά και ακριβή είναι τα νοητικά μοντέλα της πρότερης γνώσης τόσο πιο εύκολα ενσωματώνεται η νέα γνώση σε αυτά. Αντίθετα, η προσπάθεια για μάθηση νέας γνώσης που δε στη­ρίζεται σε προϋπάρχουσες γνώσεις έχει ως αποτέλεσμα την απο­στή­θιση, (δηλαδή μαθαίνει χωρίς να κατανοεί), η οποία συχνά οδηγεί σε μη ευέλικτη γνώση ή γνώση που εύκολα ξεχνιέται. Με άλλα λόγια, ο βαθμός της ακρίβειας, του πλούτου και της συνεκτικότητας των νοητικών μοντέλων που συ­­νιστούν την πρότερη γνώση είναι ένα ισχυρό κριτήριο για την αποδοτική και αποτελεσμα­τική μάθηση.

O βαθμός της ακρίβειας, του πλούτου και της συνεκτικότητας των νοητικών μοντέλων που συ­­νιστούν την πρότερη γνώση είναι ένα ισχυρό κριτήριο για την αποδοτική και αποτελεσμα­τική μάθηση.

Ο πλούτος και η συνεκτικότητα των νοητικών μοντέλων που αφορούν έ­να συγκεκριμένο πεδίο γνώσης είναι μια βασική διαφορά μεταξύ των αρ­χά­ριων (novice) και των ειδημόνων  (έμπειρων – experts) στο πεδίο αυτό. Τα νοητικά μοντέλα των ειδημόνων είναι ιδιαίτερα πλούσια, συνεκτικά και ακριβή σε σχέση με τα αντίστοιχα νοητικά μοντέλα των αρχάριων. Στο πεδίο της γνώ­σης που γνωρίζουν πολύ καλά, οι ειδήμονες χρησιμοποιούν το ευρύ δίκτυο των νοη­τι­κών τους μοντέλων για να κατανοούν πολύ καλύτερα αυτόν που ακούν ή αυτά που διαβάζουν, σκέφτονται με κριτικό τρόπο, ενώ η λει­τουργία της μνή­μης τους είναι πολύ βελτιωμένη (Willingham, 2010, pp. 29–47). Αν υπο­θέ­σου­με ότι οι μαθητές μας ξεκινούν από το επίπεδο του αρχάριου και προο­δευτικά κινούνται προς το επίπεδο του ειδήμονα (έμπειρου), είναι προφανές ότι ο στόχος της διδα­σκα­λίας πρέπει να είναι ο συνεχής εμπλουτισμός και η συνεχής επέκταση των νοητικών μοντέλων ενός μαθητή.

Όμως, τα πράγματα δεν είναι απλά. Τα νοητικά μοντέλα που έχουν ήδη κατασκευάσει οι μαθητές (πρότερη γνώση) και με τα οποία προσέρχονται στη σχολική τάξη μπορεί να είναι είτε ανεπαρκή, είτε ακατάλ­ληλα για τη νέα γνώση που επιχειρούν να μάθουν, είτε ακόμη και ανακριβή. Σε αυτές τις περιπτώσεις οι προϋπάρχουσες γνώσεις μπορεί να εμποδίζουν έντονα τη μάθηση (Ambrose, Bridges, DiPietro, Lovett, & Norman, 2010). Για το λόγο αυτό ο δάσκαλος – καθηγητής πρέπει να φέρνει στην επιφάνεια τις προϋ­πάρ­χουσες γνώσεις των μαθητών με κατάλληλους τρόπους και να διαπιστώνει τυχόν ελλείψεις ή ανακρίβειες, ενώ στη συνέχεια πρέπει να παρεμβαίνει α­πο­τελεσματικά για τη διόρθωσή τους. Επιπλέον, μετά από κάθε διδασκαλία πρέπει να αξιολογεί τους μαθητές ώστε να διαπιστώνει το βαθμό ενσωμάτωσης της νέας γνώσης. Δυστυχώς όμως, οι πρακτικές αυτές σπάνια ακολουθούνται κατά τη διάρκεια της διδασκαλίας με αποτέ­λεσμα τα νοητικά μοντέλα που έχουν τελικά οι μαθητές μετά την έκθεσή τους στη διδασκαλία να παραμένουν ελλιπή ή ακό­μη να έχουν προκύψει παρανοήσεις που αποκλίνουν από την πραγματικό­τητα.

Τα νοητικά μοντέλα που έχουν ήδη κατασκευάσει οι μαθητές (πρότερη γνώση) και με τα οποία προσέρχονται στη σχολική τάξη μπορεί να είναι είτε ανεπαρκή, είτε ακατάλ­ληλα για τη νέα γνώση που επιχειρούν να μάθουν, είτε ακόμη και ανακριβή. Σε αυτές τις περιπτώσεις οι προϋπάρχουσες γνώσεις μπορεί να εμποδίζουν έντονα τη μάθηση.

Στο παρακάτω βίντεο (στα αγγλικά) μπορείτε να δείτε μεταφορικά τι μπορεί συμβεί στο μυαλό ενός μαθητή όταν τα νοητικά μοντέλα που έχει δημιουρ­γή­σει με βάση τις εμπειρίες του προσαρμόζονται για να αφομοιώσουν τη νέα πληροφορία.
Το βίντεο αφορά ένα ψάρι και ένα γυρίνο. Το ψάρι ήθελε πολύ να βγει στη στεριά για να δει τον κόσμο έξω από το νερό, αλλά τελικά δεν μπορούσε (προσπάθησε μια φορά και κινδύνευσε να πεθάνει από ασφυξία). Ο γυρίνος που στο μεταξύ έγινε βάτραχος βγήκε στη στεριά και γυρίζοντας πίσω περιέγραψε στο ψάρι πώς ήταν ο κόσμος έξω από το νερό. Του μίλησε για πολύχρωμα πουλιά με δύο πόδια, του μίλησε για ανθρώπους, για αγελάδες … και το ψάρι τα ενσωμάτωσε στα νοητικά του μοντέλα με τη βοήθεια των πρότερων γνώσεών του.

Ακριβής αλλά ανεπαρκής πρότερη γνώση

Σε πολλά σχολικά μαθήματα οι μαθητές προσέρχονται με λιγότερες γνώσεις από αυτές που θα μπορούσαν να θεωρηθούν ως βασικές για την επίτευξη των στόχων της διδασκαλίας. Για παράδειγμα, η διδασκαλία του 2^ου νόμου του Νεύτωνα στη Λυκειακή φυσική προϋποθέτει τη γνώση της έννοιας της συνισταμένης δύναμης, της έννοιας της επιτάχυνσης καθώς και τη γνώση διανυσματικού λογισμού. Οι μαθητές που προσέρχονται στη διδασκαλία χωρίς να γνωρίζουν καλά τις γνώσεις αυτές εμφανίζουν δυσκολία στην κατανόηση του 2^ου νόμου του Νεύτωνα. Το ίδιο συμβαίνει φυσικά σε όλα τα σχολικά μαθήματα. Για παράδειγμα στη χημεία η γνώση της ονοματολογίας αλλά και της γραφής των συντακτικών τύπων των χημικών ενώσεων είναι ιδιαίτερα σημαντικές για την εκμάθηση των χημικών αντιδράσεων. Στη νεοελληνική λογοτεχνία η καλή γνώση της γραμματικής και του συντακτικού είναι επίσης σημαντική προϋπόθεση για την κατανόηση και ανάλυση των κειμένων, ενώ στην άλγεβρα η γνώση της διαδικασίας των πράξεων είναι ιδιαίτερα σημαντική για την εκμάθηση πιο πολύπλοκων διαδικασιών, όπως είναι για παράδειγμα η επίλυση πρωτοβάθμιας ή δευτεροβάθμιας εξίσωσης. Το πρόβλημα αυτό επιλύεται δύσκολα όταν ο μαθητής έχει φτάσει στο τελευταίο έτος του Γυμνασίου ή στο Λύκειο χωρίς να έχει δομήσει επαρκή νοητικά μοντέλα για την κατανόηση των νέων γνώσεων.
Μια άλλη περίπτωση ανεπαρκούς γνώσης εμφανίζεται όταν κατά τη διάρκεια της διδασκαλίας πολλοί καθηγητές- δάσκαλοι χρησιμοποιούν λεξιλόγιο που δε συνάδει με το επίπεδο ανά­πτυ­ξης των μαθητών ή ακόμη διδάσκουν δύ­­­σκολες ασκήσεις και προβλήματα σε μα­θή­ματα όπως οι φυσικές επιστήμες και τα μαθηματικά που δεν ανταπο­κρί­νο­νται στο επίπεδο της δηλωτικής και δια­­δι­καστικής γνώση που διαθέτουν οι μαθητές. Το αποτέλεσμα είναι οι μαθητές να μην κατανοούν ένα μεγάλο τμήμα αυτών που διδάσκονται, οπότε η μάθηση είναι και πάλι ελλιπής.

Ακατάλληλη πρότερη γνώση

Σε αρκετές περιπτώσεις η πρότερη γνώση που ενεργοποιεί ο μα­θητής μπορεί να είναι ακατάλληλη για την κατανόηση της νέας γνώσης. Η χρήση λέξεων στις φυσικές επιστήμες που έχουν άλλη σημασία όταν χρησιμοποιούνται στο καθημερινό λεξιλόγιο συνεισφέρει σε αυτή την κα­τά­σταση (Ambrose et al., 2010). Για παράδειγμα, η λέξη «ορμή» στη φυσική είναι το γινόμενο της ταχύτητας και της μάζας του σώματος, ενώ στο κα­θη­με­ρινό λεξιλόγιο σημαίνει απλώς «ταχύτητα» (για παράδειγμα, για πολλούς μαθητές η πρόταση: «Ένα σώμα έπεσε με με­γά­λη ορμή σε έναν τοίχο» σημαίνει ότι το σώμα έπεσε στον τοίχο με μεγάλη τα­χύτητα).
Μια άλλη περίπτωση είναι η χρήση αναλογιών για τη μελέτη φαινομένων χω­ρίς να έχουν γίνει κατανοητά στο μαθητή τα όρια της αναλογίας αυτής. Οι εκπαιδευτικοί χρησιμοποιούμε πολύ συχνά τις αναλογίες, αλλά πρέπει να διδάσκουμε ξεκάθαρα σε ποια σημεία η αναλογία δεν μπορεί να ερμηνεύσει το φαινόμενο που μελετάμε, ιδιαίτερα αν το φαινόμενο αυτό είναι πολύπλοκο.

Οι εκπαιδευτικοί χρησιμοποιούμε πολύ συχνά τις αναλογίες, αλλά πρέπει να διδάσκουμε ξεκάθαρα σε ποια σημεία η αναλογία δεν μπορεί να ερμηνεύσει το φαινόμενο που μελετάμε, ιδιαίτερα αν το φαινόμενο αυτό είναι πολύπλοκο.

Επίσης, τα παιδιά έχουν προϋπάρχουσες γνώσεις τις οποίες έχουν αποκτήσει λόγω του κοινωνικού τους ρόλου και την ενσωμάτωσή τους στο κοινωνικό περιβάλλον όπως είναι οι γνώσεις που είναι συνδεδεμένες με τη φυλή, το φύλο, την κοινωνική τάξη, την ε­θνική κουλτούρα καθώς και οι συνήθειες που αποκτούν στο σπίτι (Bransford, Brown, & Cocking, 2000). Αυτές οι γνώσεις μπορεί να είναι σε κάποιες περιπτώσεις ακατάλληλες για το σχολικό περιβάλλον στο οποίο εντάσσονται με αποτέλεσμα να ε­­πηρε­άσουν αρνητικά την ακαδημαϊκή πορεία του μαθητή. Για παράδειγμα, κάποια παιδιά που δεν εκτίθενται στο σπίτι τους σε κοινές ερωτήσεις του στυλ «Τι χρώμα έχει ο ουρανός;» ή «Που βρίσκεται η μύτη σου;» μπορεί να είναι διστακτικά ή και αρνητικά στο να απαντήσουν σε μια αντίστοιχη πιθανή ερώτηση της δασκάλας όταν ξεκινούν το δημοτικό σχολείο, με αποτέλεσμα η δασκάλα να βγάλει λανθασμένα συμπεράσματα για την ευφυΐα του παιδιού και να προσαρμόσει λανθασμένα τη διδασκαλία της (Bransford et al., 2000).

Μη ακριβής πρότερη γνώση

Ιδιαίτερα σημαντική είναι η περίπτωση όπου οι προϋπάρχουσες γνώσεις του μα­θητή είναι ανακριβείς και χρειάζονται αλλαγή. Οι μαθητές που ξεκινούν το σχολείο διαθέτουν ήδη αφελείς εξηγήσεις για μια πληθώρα φαινομένων και καταστάσεων τις οποίες έχουν δημιουργήσει μέσα από τις εμπειρίες τους. Αυτές οι εξηγήσεις έρχονται συχνά σε αντίθεση με την αντίστοιχη επι­στη­μο­νική γνώση η οποία διδάσκεται στο σχολείο. Η προσπά­θειά τους να ενσωμα­τώσουν τις επιστημονικές έννοιες και γνώσεις στις αφε­λείς αυτές θεωρίες δημιουργεί παρανοήσεις (Βοσνιάδου, 2011) που παρει­σφρέ­ουν στα νοητικά μοντέλα των μαθητών. Η χρήση των συγκεκρι­μένων νοητι­κών μοντέλων, τα οποία δεν είναι ακριβή, οδηγεί τους μαθητές σε λανθα­σμένη ερ­­μηνεία των φαινομένων και των καταστάσεων κάθε φορά που κάποια πα­ρα­νό­ηση έρχεται στην επιφάνεια. Στις φυσικές επιστήμες το πρόβλημα αυτό εί­ναι ιδιαίτερα σημαντικό διότι ένα μεγάλο πλήθος των νοητικών μο­ντέ­λων των μαθητών προ­κύ­πτει μέσω της αλληλεπίδρασής τους με το φυσικό περιβάλλον. Για πα­ράδειγ­μα, η εμπειρία ότι τα βαρύτερα σώματα πέφτουν πιο γρήγορα από τα ε­λαφρύ­τε­ρα είναι παρανόηση που αφενός αγνοεί την ύπαρξη (και επίδραση) του αέρα στην κίνηση των σωμάτων, αφετέρου εμποδίζει τη γενίκευση του φαι­νομένου της πτώσης ενός αντικειμένου σε άλλα περιβάλλοντα (π.χ. πτώση ενός πούπουλου και ενός σφυριού στην επιφάνεια ενός πλανήτη που δεν έχει ατμόσφαιρα).
Η παρέμβαση του εκπαιδευτικού στην περίπτωση που στα νοη­τι­κά μοντέλα του μαθητή έχουν παρεισφρήσει παρανοήσεις είναι ιδιαίτερα κρίσιμη. Το πρώ­το σημαντικό βήμα που πρέπει να κάνει ο εκπαιδευτικός είναι να προσπαθήσει να ανακαλύψει τις παρανοήσεις που «ταλαιπωρούν» τους μαθητές του, ενερ­γο­ποιώντας τις πρότερες γνώσεις τους για το αντικεί­μενο που διδάσκει και στη συνέχεια, αφού διαπιστώσει τις παρανοήσεις να προσπαθήσει να τις εξαλείψει. Πολύ συχνά όμως, οι παρανοήσεις των μαθητών είναι ιδιαίτερα ανθεκτικές και χρειάζεται ιδιαίτερη προσπάθεια και επιμονή από τη μεριά του εκπαιδευτικού για να εξαλειφθούν. Πρέπει να θεωρείται δεδομένο ότι όλοι οι μαθητές έχουν παρανοήσεις όσο καλοί και αν είναι!
Στην επόμενη ενδιαφέρουσα και αποκαλυπτική τηλεοπτική συνέντευξη της Στέλλας Βοσνιάδου μπορείτε να ακούσετε τι είναι οι παρανοήσεις, να δείτε πώς μπορούν να εμποδίσουν έντονα τη μάθηση και να ακούσετε χρήσιμες συμβουλές για το πώς μπορούν να ξεπεραστούν αυτές οι παρανοήσεις.

Eπίλογος

Η πρότερη γνώση των μαθητών είναι ιδιαίτερα σημαντικός παράγοντας για τη μάθηση νέων γνώσεων μιας και άλλοτε ενισχύει, ενώ άλλοτε εμποδίζει την αποδοτική και αποτελεσματική μάθηση. Όταν η πρότερη γνώση που φέρουν οι μαθητές για ένα γνωστικό πεδίο είναι είτε ανεπαρκής, είτε ακατάλληλη είτε ανακριβής είτε και συνδυασμός αυτών, τότε η μάθηση νέας γνώσης στο πεδίο αυτό εμποδίζεται.
Όπως έχω γράψει παλαιότερα, η μάθηση είναι δύσκολη υπόθεση μιας και η κατασκευή του οικοδομήματος των σωστών νοητικών μοντέλων δεν είναι απλή διαδικασία. Βλέποντας λοιπόν μέσα από το πρίσμα της αναγκαίας πρό­­τερης γνώσης θα μπορούσαμε να παρομοιάσουμε τη μάθηση ως τη δια­δι­κα­σία της ανακαίνισης ενός σπιτιού (Reif, 2010). Κάποιες από τις διαδικασίες ανακαίνισης ίσως είναι α­πλές, διότι οι αντίστοιχες υποδομές είναι ήδη στις θέσεις τους. Κάποιες άλλες ό­μως είναι ιδιαίτερα δύσκολες γιατί οι υποδομές που ήδη υπάρχουν στο σπίτι μπορεί να πα­ρεμβαίνουν έντονα ή ακόμη και αποτρεπτικά στο να γίνουν οι απαραίτητες εργασίες ανακαίνισης.

Αναφορές

1. Ambrose, S. A., Bridges, M. W., DiPietro, M., Lovett, M. C., & Norman, M. K. (2010). How Learning Works: Seven Research-Based Principles for Smart Teaching. How Learning Works (1st ed.). John Wiley & Sons. http://doi.org/10.14434/josotl.v14i1.4219
2. Bransford, J. D., Brown, A. L., & Cocking, R. R. (2000). How People Learn: Brain, Mind, Experience, and School. Committee on learning research and educational practice (Vol. Expanded E). http://doi.org/10.1016/0885-2014(91)90049-J
3. Reif, F. (2010). Applying Cognitive Science to Education: Thinking and Learning in Scientific and Other Complex Domains. MIT press.
4. Willingham, D. T. (2010). Why Don’t Students Like School? San Francisco, CA, USA: Jossey-Bass. http://doi.org/10.1002/9781118269527
5. Στέλλα Βοσνιάδου (2011). Στα άκρα. (Συνέντευξη στη Βίκυ Φλέσσα). Ανακτήθηκε από: https://youtu.be/UDMGmbOdJgU