רקע

לעומת הגישה הביהוויוריסטית, המתאימה לרכישת שליטה אוטומטית במיומנות, הגישה הקוגניטיביסטית מתאימה לרכישת הבנה של תכנים מושגיים. תאוריות ההוראה הקוגניטיביסטיות כגון אלה של דיוויד אוזובל (David Ausubel), רוברט גַניֶה (Robert Gagné) או דיוויד מריל (David Merrill), note_01 מציעות אסטרטגיות להצגה שיטתית ובהירה של מידע תוך הדגשת ההבנה של מושגים, עקרונות, תאוריות והפשטות. הן מבוססות בעיקר על מודלים של עיבוד מידע שפותחו במסגרת תאוריות למידה קוגניטיביות. המודלים האלה עוסקים באופן שלומדים ממירים או מקודדים (encode) מידע חדש – משנים, מפרשים ומתאימים אותו לידע קיים כדי להטמיעו בזיכרון; באופן שמידע מיוצג (represented) בזיכרונו של הלומד; באופן שאנשים מאחסנים (store) מידע חדש בזיכרון; באופן שהם שולפים מהזיכרון (retrieve) מידע קיים בעת הצורך; במידת הנגישות (accessibility) שלהם לידע הקיים בזיכרונם; ובאופן שהלומדים יוצרים גוף ידע בעל משמעות מפיסות מידע בודדות. הגישות הקוגניטיביסטיות מנסות להאיר את "הקופסה השחורה" – אותם תהליכים פנימיים המתרחשים בין שלב הצגת המידע לאדם לבין התוצר שהוא מפיק. הן מתמקדות אפוא בתהליכים שאי אפשר לצפות בהם ישירות, אותם תהליכים שהביהוויוריסטים נמנעו מלעסוק בהם. אלא שבניגוד לחששם של הביהוויוריסטים, החוקרים הקוגניטיביסטים עושים זאת במחקרי מעבדה מבוקרים היטב.

איור 2 מבוסס על מודל בסיסי ומקובל של עיבוד מידע (Atkinson & Shiffrin, 1968; מוצג אצל Mayer, 1989). לפי המודל יש שלוש "תחנות" שהמידע עובר בהן בתהליך של למידת תכנים חדשים:

• רשָם חושי (sensory registrer): זהו המפגש הראשון של הלומד עם המידע, המתקיים דרך החושים כמו חוש הראייה, השמיעה והמישוש.
• זיכרון עבודה (working memory): זהו "שולחן העבודה" של הלומד. כאן מאוחסן המידע שהפרט מודע לו ברגע נתון. זהו זיכרון קצר טווח, ואפשר להקבילו לזיכרון ה- RAM של המחשב.
• זיכרון ארוך טווח (long term memory): זהו מאגר הידע והזיכרונות של הפרט. ברגע שאדם "נזכר" בדבר מה, הוא "שולף" את המידע מהזיכרון ארוך הטווח ומעבירו לזיכרון העבודה. אפשר להמשיל את הזיכרון ארוך הטווח לכונן הקשיח של המחשב, שבו מאוחסן המידע שהועבר אליו מזיכרון העבודה (RAM). כשאנו שולפים מידע מהכונן הקשיח, הוא מועבר לזיכרון העבודה של המחשב ומוצג למשתמש – כלומר, נעשה זמין לשימושו.

כן מציג המודל ארבעה תהליכים של מניפולציה או עיבוד שהלומד מבצע במידע:

• מיקוד קשב: במקרים רבים כמות הגירויים המגיעים לחושים גדולה ממה שהפרט יכול לקלוט ולעבד. לרשם החושי יש קיבולת גדולה, אבל המידע שוהה בו לפרק זמן קצרצר בלבד, ומידע חדש "דוחק" במהרה מידע קיים החוצה. מיקוד הקשב מאפשר לאדם לבחור באילו מהגירויים המגיעים לרשם החושי הוא מעוניין להתמקד, ומאילו יתעלם.
  
• שימור המידע בזיכרון העבודה באמצעות חזרה ושינון: מידע זורם ללא הרף לתודעה, לזיכרון העבודה, מבחוץ ומבפנים (מהזיכרון ארוך הטווח). הקיבולת של זיכרון העבודה מוגבלת מאוד: כשבעה (פלוס או מינוס שניים) פריטים או "גושים" של מידע. לכן, כדי לשמר את המידע המצוי ב"שולחן העבודה", הפרט צריך לעסוק בו, לחזור עליו, לדבר עליו, או לבצע בו כל פעילות אחרת שתחסום זמנית כניסת מידע חדש העלול למחוק את הקיים.
  
• המרה או קידוד של המידע: בדרך כלל, מידע חדש לא יוטמע במאגר הידע (בזיכרון ארוך הטווח) של הלומד אלא אם כן הלומד ישקיע מאמץ להמיר את המידע הגולמי (לשנות אותו, לעשות לו טרנספורמציה). מידע שלא עבר תהליכי עיבוד והמרה כאלה נדון, בסופו של דבר, להישכח או להיעשות ממודר ולא זמין ללומד. התופעה של "רשומון" מדגימה את תהליכי הקידוד שהפרט מפעיל. בני אדם אינם מיטיבים לזכור מידע בתצורה הגולמית שלו: הם מקודדים כל מידע חדש – כלומר, עורכים בו שינויים, התאמות, פרשנויות ועיוותים – כדי שיתאים לתפיסת עולמם, לציפיותיהם, לתאוריות הפרטיות שלהם, לדעותיהם הקדומות, לסטראוטיפים, ובהכללה – לסכמות (schemata) שלהם. כך קורה שאנשים שונים מדווחים על עובדות אחרות לגמרי בנוגע לאותה התרחשות.
  
• אִחזור או שליפה של מידע ממאגר הזיכרון ארוך הטווח של הלומד: למידה היא מעין תהליך של משא ומתן בין מידע חדש לסכמות, או מבני דעת קיימים. המשא ומתן הזה מתנהל על "שולחן העבודה", שאליו נשלף מידע רלוונטי מהמאגר המצוי בזיכרון ארוך הטווח. כדי שהלומד יוכל להיזכר ולשלוף מידע רלוונטי "בזמן אמיתי", מבני הדעת שלו צריכים להיות מאורגנים כך שתהיה לו נגישות מהירה ויעילה אל פריטי מידע.

להלן נציג בקצרה כמה מאפיינים של זיכרון העבודה והזיכרון ארוך הטווח, ובהמשך נקשור אותם לאסטרטגיות ההוראה שמציעים גניה (Gagne) מריל (Merrill) ואוזובל (Ausubel).

• זיכרון עבודה: מחקרים מראים שזיכרון העבודה של בני אדם הוא צוואר הבקבוק של מערכת עיבוד המידע. כאמור, "שולחן עבודה" זה, שבו מתבצעת הלמידה בפועל, עשוי להכיל בכל רגע נתון כשבעה פריטי מידע. כשיש עומס רב מדי על זיכרון העבודה (למשל, בהרצאה גדושה, המציגה מונחים רבים שאינם מוכרים ללומד), "דולף" מידע רב מהמערכת ואינו מגיע לכדי אחסון קבע בזיכרון ארוך הטווח.
  
• זיכרון ארוך טווח: מחקרים מצאו שחלק גדול מהמידע המצוי בזיכרון ארוך הטווח מאורגן או מיוצג בו בפורמט של סכמות note_02
  note_02הסבר קצר על תאוריית הסכמות והפניה לספרות נוספת תמצאו באתר: http://home.sprynet.com/~gkearsley/tip/schema.html
  או מודלים מנטליים. note_03
  note_03הסבר קצר על מודלים מנטליים והפניה לספרות באתר: http://home.sprynet.com/~gkearsley/tip/models.html
  סכמה (schema) היא מבנה דעת (knowledge structure) מופשט הכולל את מכלול המידע שיש לנו על אובייקט, נושא או אירוע מסוים. סכמות בנויות כמארג (network) של פריטי מידע הקשורים זה לזה. למשל, לכל אחד מאתנו יש סכמה לגבי אובייקטים כמו "מסעדה" או אירועים כמו "מלחמה" או "חתונה". הסכמה שלנו על "חתונה יהודית" כוללת הרבה יותר מהמושג "חתונה יהודית", וחורגת בהרבה מההגדרה המילונית של "חתונה". יש בה פריטי מידע הקשורים אלה לאלה באופן המקנה למידע משמעות עבור האדם ה"טווה" את הסכמה. למשל: הנסיבות שבהן אנשים מתחתנים (אהבה, נוחיות, פחד מבדידות), רצף האירועים האופייני בחתונה (איסוף שקים, חופה, שבירת כוס, ארוחה), ו"השחקנים הראשיים" באירוע (רב, חתן, כלה, חותנת וכו'). טוויית המארג הזה היא תהליך אישי, והסכמות של כל אחד מאתנו אינן זהות לאלה של הזולת. עם זאת, כל חברה, תרבות או תחום דעת משפיעים על היווצרות הסכמות של חבריה.

מודל מנטלי הוא סוג של סכמה – סכמה דינמית. מודלים מנטליים הם הייצוגים הפנימיים שיש לנו על תופעות דינמיות כמו, למשל, מערכות (systems). כך, לדוגמה, לטכנאי טלפון יש מודל מנטלי יעיל של מכשיר הטלפון. הוא מסוגל לדמיין בעיני רוחו את התת-מערכות של המכשיר, את הזיקה בין רכיביו השונים וכיוצא באלה (הרחבה על מודלים מנטליים ראו אצל מאייר [Mayer, 1989]). בהכללה אפשר לומר שהסכמה עוסקת בשאלה "מה זה בעבורי?" ואילו המודל המנטלי עוסק בשאלה "איך זה עובד?" או "כיצד זה בנוי?".

סכמות ומודלים מנטליים הם מעין תאוריות אישיות שנוצרו בעקבות הפשטה של מספר רב של מקרים פרטיים. הן נוצרות בדומה לאופן שמושגים נוצרים בתהליכי הכללה, הבחנה, והפשטה. note_04 על-פי פיאז'ה, סכמות נוצרות ומתפתחות בתהליך אינטראקטיבי של הטמעה והתאמה (assimilation, accomodation), וזהו הבסיס של כל למידה. לסכמות נועד אפוא תפקיד מרכזי בתהליכי למידה, זכירה ושכחה. מידע חדש, העולה בקנה אחד עם מבני דעת הקיימים אצל הלומד, יכול להיות מוטמע (assimilated) ומאוחסן במערכת הקוגניטיבית. כשמידע חדש אינו עולה בקנה אחד עם סכמה קיימת, הסכמה חייבת לעבור שינויים, אדפטציות או התאמות, כדי שתוכל לכלול "תחת כנפיה" את המידע החדש. כך, למשל, לילדים עשויה להיות סכמה על חתונה הכוללת, בין השאר, חתן וכלה. כשהם ייתקלו לראשונה בחתונה של זוג חד-מיני, הסכמה שלהם תיאלץ להשתנות ולעבור תהליכי התאמה: היא תתגמש, תתרחב, תתפצל ותתעדן. קורה שלומד מעוות ומסלף מידע שאינו עולה בקנה אחד עם הסכמות שלו כדי שיתאים לתמונת עולמו, ובמקרים אחרים מידע כזה פשוט אובד. למשל, במחקר שבו הציגו לנבדקים אמריקנים קטע ובו סיפור על חתונה הודית, הם התקשו מאוד לשחזר את הסיפור: חלק גדול מפרטי הסיפור עברו התאמה מוגזמת, "אמריקניזציה", ופרטים אחרים פשוט נשמטו מזיכרון הנבדקים, אף-על-פי שהם התבקשו לזכור את מרב הפרטים בדייקנות ככל האפשר. לעומת זאת, כשהנבדקים התבקשו לבצע מטלה דומה עם סיפור על חתונה אמריקנית, ביצועיהם השתפרו פלאים: הם זכרו הרבה יותר ועיוותו הרבה פחות (Steffensen et al., 1979).

מאפייני סביבות למידה קוגניטיביסטיות

מהי הרלוונטיות של המודלים לעיבוד מידע ושל תאוריית הסכמות לעיצוב או לניתוח של יחידת הוראה-למידה? מהן השאלות שכדאי לשאול בבואנו לעצב יחידת הוראה המדגישה הבנה של חומר מושגי? (למעוניינים להעמיק בשאלות אלה מומלץ לקרוא את מאמרם של וין וסניידר [Winn & Snyder, 1996] ברשימת קריאת הרשות.)

• עיבוד פעיל: האם ניתנה ללומדים הזדמנות לעבד את המידע החדש באופן פעיל, לתאר אותו במילים שלהם, להביא דוגמאות משלהם, לחפש יישומים, לפתח תחושת בעלות (ownership) על הלמידה – במילים אחרות, לקודד את המידע הגולמי ולהמירו למידע בעל משמעות בעבורם?
• יצירת הקשר: האם המידע הוצג בהקשר (קונטקסט) כללי רחב המסייע ללומד להטמיע את המידע החדש במבני דעת קיימים?
• דגש על הבנה ומשמעותיות: האם יחידת הלמידה מעודדת הבנת עקרונות או רק זכירה ושינון של עובדות ומונחים? האם היחידה מציגה את הנושא הנלמד מתוך התבוננות בתהליכים, בחוקים ובכללים? האם הדוגמאות תומכות בהבנה של הפשטות, מושגים ועקרונות? (המודלים של ההוראה שפיתחו גניה ומריל ממליצים על דרכים מוגדרות להצגת רצף ומגוון של מקרים פרטיים כדי להגיע להבנת הפשָטות מסוגים שונים.)
• קישור והתבססות על ידע קיים: האם לאוכלוסיית היעד יש הידע הבסיסי הדרוש להבנת הנושא הנלמד החדש? האם יחידת ההוראה-למידה מעודדת הפעלה (activation) של הידע המצוי בזיכרון ארוך הטווח והעברתו לזיכרון העבודה? האם נעשה שימוש באנלוגיות ובמטפורות שיסייעו ללומדים ליצור מבני דעת חדשים על בסיס מבני הדעת הקיימים שלהם (תמיכה בתהליכי הטמעה והתאמה)?
• עומס קוגניטיבי ומיקוד הקשב: מהו העומס הקוגניטיבי המוטל על זיכרון העבודה? באיזו מידה מסייעים ללומד למקד את הקשב שלו? לחלופין, האם יש ביחידת ההוראה מרכיבים המסיחים את הקשב מהמסרים המרכזיים? (למשל, אנימציה או מוזיקה עלולים ליצור הסחה או עודף גרייה במקום לתמוך במסר ההוראתי.)

קווים מנחים בניתוח ובעיצוב של סביבות למידה קוגניטיביסטיות ממוחשבות

כיצד אפשר לנצל את מאפייניו הייחודיים של המחשב בבואנו לעצב יחידת למידה "קוגניטיביסטית" ממוחשבת? על-פי וין וסניידר (Winn & Snyder, 1996), המחשב מציע סביבה אידאלית ללמידה המכוונת להבנה בזכות המאפיינים האלה:

• עיבוד פעיל: סביבות למידה ממוחשבות מאפשרות ללומד ללמוד את הנושא באופן פעיל, תוך ניצול היכולת לבצע מניפולציות ופעולות שונות במידע המצוי במחשב. לפיכך, סביבות למידה החותרות להבנה מכילות לעתים קרובות הדמיות (סימולציות) שבהן הלומד מתבקש להפעיל מערכת כלשהי. למשל, בסביבת למידה העוסקת בלימוד תכונות גלי האור, הלומד יכול לשלוט במשתנים שונים כדי לגבש הבנה של הקשר בין אורך הגל לאנרגיה שלו.
• טיפוח הבנה ומשמעותיות: היכולת לבסס את הלמידה במחשב על שילוב של טקסט, תמונה, קול וצליל (מולטימדיה) מאפשרת להציג את נושא הלמידה בהצגה רב-ממדית ולהתבונן בו באופנים שונים, ולפיכך עשויה לעודד הבנה. למשל, בתוכנה המלמדת איך נוצרים הרי געש משולבים קטעי אנימציה המדגימים את שלבי ההתפרצות, תמונות המראות צורות שונות של התפרצות וזרימת לבה, מפות המציגות את דגם הפיזור של הרי הגעש בעולם, מודלים של התפתחות הרי געש, וראיונות מוקלטים עם מומחה העוסק בחיזוי התפרצויות געשיות.
• זיהוי טעויות חשיבה: סביבות למידה ממוחשבות "חכמות" יכולות לנתח את ביצועי הלומד ולתת לו משוב שיסייע לו להבין טעויות של חשיבה או אי-הבנה. למשל, באיור 3 מוצג מסך מתוך סביבת הלמידה הממוחשבת Grady's Weather Window, המיועדת לתלמידי גן הילדים. על התלמיד ליצור את "תמונת מזג האוויר" המכילה את המרכיבים המתאימים כגון סוג הענן, מהירות הרוח וסוג המשקעים. אם הילד בחר, למשל, ענני נוצה וגשם חזק, התוכנה תזהה זאת, תדווח לו שענני נוצה אינם מורידים גשם, ותציע לו לבדוק שוב את החלטותיו ולתקנן.
• העברת הלמידה (transfer of learning): סביבות למידה ממוחשבות רבות מאפשרות לשפר את "העברת הלמידה" (כלומר, את היכולת ליישם עיקרון, מושג או אסטרטגיה שנלמדו בהקשר מסוים, להקשר שונה וחדש) בזכות רמת האינטראקטיביות הגבוהה של התוכנה עם הלומד. ואכן, מאייר (Mayer, 2001) מצא שיפור בהעברת הלמידה בסביבות למידה קוגניטיביסטיות פשוטות המלמדות כיצד נוצרות תופעות (כמו ברק) או כיצד פועלות מכונות (כמו מעצור המכונית).
• מיקוד הקשב בלמידה: המחשב מעמיד לרשות המעצב מגוון תכונות המאפשרות למקד את הקשב של הלומד (צבע, צליל, אנימציה וכיוצא באלה). למשל, בלומדה המודגמת באיור 4 בוחנים אם התלמיד הבין איך נוצרות תמיסות באמצעות מטלה שבה הוא נדרש ליצור תמיסה וירטואלית. השימוש בצבע ובאנימציה ממקד את הקשב של הלומד במרכיבים החשובים בכל רגע נתון.