Θεωρίες Επεξεργασίας Πληροφοριών

Transcript

1 Θεωρίες Επεξεργασίας Πληροφοριών η σκέψη η µνήµη η αντίληψη...η επεξεργασία

2 Έµφαση: Ανάλυση των µηχανισµών αλλαγής Πως γίνεται η γνωστική ανάπτυξη; πώς αναπαρίσταται η πληροφορία και πως επεξεργάζεται διαρκής ανάπτυξη και όχι σε στάδια Πως τα παιδιά επινοούν στρατηγικές για να ξεπεράσουν τις προκλήσεις που θέτει το περιβάλλον και οι περιορισµοί του γνωστικού τους συστήµατος που φτάνει η γνωστική ανάπτυξη των παιδιών και γιατί δε φτάνει παραπέρα Η µνήµη, η µνήµη και...η µνήµη

3 Μεθοδολογία Προσοµοίωση Μοντέλα ροής Μικρογεννετική ανάλυση Μελέτη διαφορών αρχάριων/ειδικών Νευροφυσιολογικά δεδοµένα

4 Παραδοχές Η σκέψη είναι επεξεργασία πληροφοριών Η γνώση αντανακλάται στη δοµή & τη λειτουργία Δοµή (γνωστική αρχιτεκτονική): αισθητηριακή µνήµη, µνήµη εργασίας, µακρόχρονη µνήµη Επεξεργασία: τρόποι διαχείρισης και επεξεργασίας της πληροφορίας, κανόνες, έννοιες, στρατηγικές, ατοµικές διαφορές, διάφορα προτεινόµενα µοντέλα

5 γνωστική αρχιτεκτονική

6 κάποια µοντέλα ροής

7 κάποια µοντέλα ροής

8 κάποια µοντέλα ροής

9 Ένα απλό σύστηµα επεξεργασίας πληροφοριών - η βάση

10 Σύστηµα επεξεργασίας πληροφοριών

11 Αισθητηριακή µνήµη Δέχεται πολύ πληροφορία...κρατά λίγη Έχει µικρή διάρκεια Διατηρεί τα χαρακτηριστικά του αισθητήριου οργάνου εικονικά για οπτική µνήµη, ηχητικά για ακουστική µνήµη

12 Αισθητηριακοί καταγραφείς Οι µνήµες που διατηρούνται στους αισθητήριους καταγραφείς είναι φευγαλέες, αλλά διαρκούν αρκετά ώστε να επιτρέψουν να αρχίσει η αναγνώριση του ερεθίσµατος Επιτρέπουν στο µνηµονικό σύστηµα να αναπτύξει µια αναπαράσταση του ερεθίσµατος, αλλά δεν επιτρέπουν την λεπτοµερέστερη επεξεργασία και ανάλυση που χρειάζεται για περαιτέρω χρήση Λειτουργία της επιλεκτικής προσοχής Υπάρχουν ξεχωριστοί καταγραφείς για κάθε µια από τις πέντε αισθήσεις

13 Βραχύχρονη Μνήµη ή Μνήµη Εργασίας Αποθηκεύει περιορισµένο αριθµό πληροφοριών για περίπου δεκαοχτώ δευτερόλεπτα Πολύπλοκη λειτουργία που εξυπηρετεί πολλαπλούς σκοπούς Συµβαίνει κάτι πολύ περισσότερο από την απλή αποθήκευση πληροφοριών - µνήµη εργασίας γίνεται επεξεργασία Αλληλεπίδραση µε τη βραχύχρονη µνήµη

14 Ικανότητα Αποθήκευσης της Βραχύχρονης Μνήµης

15 Η κωδικοποίηση στη Βραχύχρονη Μνήµη Η ακουστική κωδικοποίηση φαίνεται να κυριαρχεί λάθη που εµπλέκουν αντικατάσταση του σωστού γράµµατος, π.χ. του C, µε ένα άλλο που έµοιαζε µε το C ακουστικά - όπως π.χ. µε το D, P ή T είναι πιο δύσκολο να θυµηθούµε ερεθίσµατα τα οποία σχετίζονται ακουστικά µεταξύ τους παρά αν διαφοροποιούνται ακουστικά

16 Ικανότητα Αποθήκευσης της Βραχύχρονης Μνήµης Υπάρχουν όρια στη διάρκεια και τη χωρητικότητα της βραχύχρονης µνήµης 6 ψευδολέξεις µαθαίνονται µε µια δοκιµή ενώ χρειάζονται περισσότερες δοκιµές όταν η λίστα µεγαλώνει έστω και λίγο Herman Ebbinghauss

17 Ικανότητα Αποθήκευσης της Βραχύχρονης Μνήµης ικανότητα αποθήκευσης της βραχύχρονης µνήµης περιορίζεται από το "µαγικό αριθµό 7±2" Chunks: Τµήµατα (κοµµάτια) πληροφορίας πληροφορία µε νόηµα ΚΣΛΥΟΣΓΤΑΑΚΡΚΛΕΑ ΣΚΥΛΟΣ ΓΑΤΑ ΚΑΡΕΚΛΑ George Miller

18 Η µακρόχρονη µνήµη Η ικανότητα της µακρόχρονης µνήµης είναι απεριόριστη Η κωδικοποίηση αλλά και η ανάσυρση από τη µακρόχρονη µνήµη άλλες φορές είναι σχετικά εύκολη διαδικασία (π.χ., ένα παιχνίδι) κι άλλες φορές πολύ επίπονη (π.χ., ένα µάθηµα ιστορίας) Η σηµασία της σηµασιολογικής κωδικοποίησης Η θεωρία της διπλής κωδικοποίησης π.χ., εικόνα και σηµασία Πολλές δραστηριότητες απαιτούν το συνδυασµό τουλάχιστον δύο ειδών µακρόχρονης µνήµης

19 διεργασίες αυτοµατοποίηση κωδικοποίηση

20 Αυτοµατοποίηση Διεργασίες: Ελεγχόµενες: απαιτούν προσοχή Αυτόµατες: δεν απαιτούν πολύ προσοχή Αυτοµατοποιείται η επαναλαµβανόµενη πληροφορία, γίνεται ρουτίνα βλ. σενάρια, σχήµατα, κοινωνικοί ρόλοι 4+5, ο 9 είναι ένας από τους προσθετέους; Η αυτοµατοποίηση µειώνει τους γνωστικούς πόρους που είναι απαραίτητοι στην περαιτέρω επεξεργασία Οι ρουτίνες δηµιουργούν προβλήµατα όταν χρησιµοποιούνται σε παρόµοιες καταστάσεις ενώ δε θα έπρεπε

21 Κωδικοποίηση Μετατροπή του ερεθίσµατος σε νοητική αναπαράσταση µε νόηµα Οι πληροφορίες που θα αποθηκευτούν στη µνήµη πρέπει να κωδικοποιηθούν µε τέτοιο τρόπο ώστε το µνηµονικό σύστηµα να µπορεί να τις αποδέχεται και να τις χρησιµοποιεί.

22 αναπαράσταση της γνώσης και οργάνωσή της η µακρόχρονη µνήµη

23 Είδη µακρόχρονης µνήµης Επεισοδιακή: µνήµη µιας βιωµένης εµπειρίας Τι φάγαµε χτες Σηµασιολογική: γνώση δεδοµένων, To know what Η πρωτεύουσα της Τουρκίας Διαδικαστική: εµπλέκει την εκµάθηση συµπεριφορών και δεξιοτήτων Know how Συχνά δεν δεν µπορεί να περιγραφεί µε λέξεις π.χ., πως κάνουµε ποδήλατο

24 Δηλωτική & Διαδικαστική γνώση Όσο πιο γρήγορα και πιο ευανάγνωστα γίνεται, γράψτε τη πλήρη υπογραφή σας, από το πρώτο γράµµα του ονόµατός σας µέχρι το τελευταίο του επώνυµού σας. Τώρα, όσο πιο γρήγορα και πιο ευανάγνωστα γίνεται, γράψτε την υπογραφή σας ανάποδα (από το τέλος προς την αρχή). Ποια υπογραφή γράφτηκε πιο εύκολα, πιο γρήγορα και πιο σωστά;

25 Δηλωτική & Διαδικαστική γνώση Δηλωτική γνώση Το «τι» της αναπαράστασης της γνώσης Διαδικαστική γνώση Συνεπάγεται ορισµένο βαθµό ικανότητας, ο οποίος αυξάνει ως αποτέλεσµα της πρακτικής Είναι το «πώς» (η διαδικασία) στην αναπαράσταση της γνώσης Προηγούµενη διαφάνεια Και για τις δύο υπογραφές, έχουµε στη διάθεσή µιας εκτεταµένη δηλωτική γνώση για το ποια γράµµατα προηγούνται ή ακολουθούν το ένα το άλλο, αλλά για την πρώτη εργασία, χρησιµοποιούµε και διαδικαστική γνώση, βάσει της εµπειρίας του πώς να γράψουµε το όνοµά µας

26 Δηλωτική & Διαδικαστική Γνώση Οργάνωση της δηλωτικής γνώσης Έννοιες και κατηγορίες Σηµασιολογικά Δίκτυα Σχήµατα και Θεωρίες Αναπαραστάσεις της διαδικαστικής γνώσης Ολοκληρωµένα µοντέλα για την παρουσίαση δηλωτικής και διαδικαστικής γνώσης Συνδυάζοντας αναπαραστάσεις: ACT-R Μοντέλα βασισµένα στον ανθρώπινο εγκέφαλο Παράλληλη Επεξεργασία: Το Συνδετιστικό Μοντέλο

27 Οργάνωση της Δηλωτικής Γνώσης Έννοια Έννοιες και κατηγορίες Τα δοµικά στοιχεία του γνωστικού συστήµατος Θεµελιώδης µονάδα της συµβολικής γνώσης, γνωστικές µονάδες νοήµατος/γνώσης Μια ιδέα για κάτι που παρέχει ένα µέσο για την κατανόηση του κόσµου Συχνά, µια ενιαία αντίληψη µπορεί να συλληφθεί σε µία µόνο λέξη - όχι πάντα Είναι νοητικές αναπαραστάσεις σύµφωνα µε τη γνωσιακή επιστήµη Σύµφωνα µε τη σηµειωτική (βλ. Frege και διαχωρισµό ανάµεσα σε αντικείµενα και έννοιες) είναι αφηρηµένες οντότητες Κατηγορία Ένας τρόπος για να οργανωθούν οι έννοιες Τρόποι να οργανωθούν σε σύνολο οι έννοιες ή να επισηµανθούν οι πτυχές της ισοδυναµίας µεταξύ εννοιών µε βάση τα κοινά χαρακτηριστικά ή της οµοιότητας µε ένα πρωτότυπο

28 Πώς οργανώνονται οι έννοιες Κλασική Θεωρία: θεωρία καθοριστικών χαρακτηριστικών Θεωρία Προτύπων Εννοιολογικές δοµές Μοντέλα Κατανεµηµένης Επεξεργασίας

29 Κλασική Θεωρία: Θεωρία Καθοριστικών Γνωρισµάτων (καταβολές από Frege) οι έννοιες αποτελούνται από ένα σύνολο από αναγκαία και επαρκή χαρακτηριστικά γνωρίσµατα. Π.χ. η έννοια πτηνό είναι ζώο, έχει φτερά, µπορεί να πετάξει Αυτά καθορίζουν ποιες περιπτώσεις ανήκουν και ποιες δεν ανήκουν σε κάθε κατηγορία Τα όρια των κατηγοριών είναι είναι ρητώς κατοχυρωµένα Ή µέσα στην κατηγορία ή έξω Κάθε χαρακτηριστικό µιας κατηγορίας είναι εξίσου σηµαντικό µε τα άλλα Δεν υπάρχουν πιο τυπικά µέλη µιας κατηγορίας και λιγότερο τυπικά µέλη

30 Σηµασιολογικό δίκτυο: Οι κατηγορίες είναι οργανωµένες σε ιεραρχηµένες εννοιολογικές δοµές, Collins & Quillian (1969) επ. Κωνσταντίνος Π. Χρήστου

31 Προβλήµατα της Κλασικής Θεωρίας Υπάρχουν έννοιες που δεν µπορούν να οριστούν στη βάση αναγκαίων και επαρκών χαρακτηριστικών Π.χ., η έννοια «παιχνίδι» βλ. Wittgenstein

32 Προβλήµατα της Κλασικής Θεωρίας Οι κατηγοριοποιήσεις των ανθρώπων διακρίνουν αντιπροσωπευτικά και µη αντιπροσωπευτικά µέλη µιας κατηγορίας Φρούτο: µπανάκα ή µάγκο? Πουλί: σπουργίτι ή στρουθοκάµηλος? Αυτή η θεωρία δεν µπορεί να συλλάβει την τυπικότητας µέσα στις κατηγορίες (π.χ. κοκκινολαίµης έναντι πιγκουίνος)

33 Προβλήµατα της Κλασικής Θεωρίας Κάθε χαρακτηριστικό δεν είναι εξίσου σηµαντικό για να χαρακτηρίσει µια κατηγορία Πιο συχνά λέµε ότι ο σολοµός είναι ροζ και όχι ότι έχει λέπια

34 Θεωρία Προτύπων προσπάθεια διάσωσης της κλασικής θεωρίας Rosch, 1977 Οι κατηγορίες οργανώνονται µέσω προτύπων Πρότυπα (προτοτυπικά µέλη µιας κατηγορίας): ορίζονται µέσω τυπικών χαρακτηριστικών γνωρισµάτων που τα καθιστούν τα καλύτερα παραδείγµατα της έννοιας Έπιπλο - καρέκλα Πτηνό σπουργίτης Δεν υπάρχει ένα σύνολο από αναγκαία και επαρκή χαρακτηριστικά γνωρίσµατα αλλά ένα σύνολο τυπικών χαρακτηριστικών γνωρισµάτων Η κατηγοριοποίηση γίνεται στη βάση οµοιότητας µε το πρότυπο

35 Θεωρία Προτύπων προσπάθεια διάσωσης της κλασικής θεωρίας Όσο πιο τυπικό/αντιπροσωπευτικό µέλος τόσο πιο εύκολα και πιο γρήγορα κατηγοριοποιείται ως µέλος της κατηγορίας και τόσο πιο εύκολα και γρήγορα ανακαλείται ως µέλος της κατηγορίας Είναι το τραπεζάκι έπιπλο; Η ανθοστήλη; Πείτε µου έπιπλα Τα τυπικά µέλη αποτελούν σηµεία αναφοράς Το υποπόδιο µοιάζει µε τραπεζάκι & όχι το αντίστροφο

36 Θεωρία Προτύπων προβλήµατα Δεν έχουν όλες οι έννοιες πρωτοτυπικά µέλη Π.χ., το έργο τέχνης Τα πρότυπα δεν είναι κοινά για όλους Το κριτήριο της οµοιότητας δεν είναι καθολικό και ούτε σταθερό αλλά αλλάζει από άτοµο σε άτοµο αλλά και στο ίδιο το άτοµο Είναι δυνατόν να µεταβληθούν οι κρίσεις στην οµοιότητα αλλά όχι οι κρίσεις για την κατηγοριοποίηση Ποια οµοιότητα είναι σηµαντική και ποια ασήµαντη; Το µούσµουλο και το αυτοκίνητο: δε µιλάνε, βρίσκονται στη Γη, πέφτουν κάτω, συχνά είναι µαύρα, κοκ.

37 Εννοιολογικές δοµές Σηµασιολογικά δίκτυα, σχήµατα, µοντέλα, θεωρίες

38 Ενοιολογικές δοµές Τα µέλη µιας κατηγορίας δεν καθορίζονται µε βάση της οµοιότητας αλλά µε βάση τη σχέση τους µε άλλες έννοιες στα πλαίσια πιο σύνθετων επεξηγηµατικών πλαισίων (εννοιολογικές δοµές) όπως οι θεωρίες Η κατηγοριοποίηση επηρεάζεται από την προϋπάρχουσα γνώση και το εννοιολογικό πλαίσιο

39 Οργάνωση της Δηλωτικής Γνώσης Σηµασιολογικά Δίκτυα Η γνώση αναπαρίσταται από ένα ιεραρχηµένο σηµασιολογικό δίκτυο Ένα δίκτυο από διασυνδεδεµένα στοιχεία που αποτελείται από: Κόµβους - τα στοιχεία που αναπαριστούν έννοιες Ονοµατισµένες σχέσεις που µπορούν να εµπλέκουν µέλη κατηγοριών, ιδιότητες, ή κάποια άλλη σηµασιολογική σχέση

40 Σηµασιολογικά Δίκτυα 40

41 Σηµασιολογικό δίκτυο: Οι κατηγορίες είναι οργανωµένες σε ιεραρχηµένες εννοιολογικές δοµές, Collins & Quillian (1969)

42 Σχήµατα, schemata Οι άνθρωποι αναπαριστούν σε κάποια σχηµατική µορφή τις αναµνήσεις γεγονότων (βλ. επίσης gestalt) Τα σχήµατα δηµιουργούν ισχυρές προσδοκίες που επηρεάζουν τις ερµηνείες που δίνουµε στα φαινόµενα και συχνά είναι δύσκολο να αλλάξουν βλ. ταυτότητες, ρόλοι, κοινωνικές αναπαραστάσεις Εισήχθηκε από τον Bartlett (1932) αλλά είχε χρησιµοποιηθεί και από τον Piaget το 1926 Σενάρια: εξειδικευµένα σχήµατα για την αλληλουχία συµβάντων Δεν απαντάει το γιατί και το πώς οι άνθρωποι αντιµετωπίζουν νέες καταστάσεις για τις οποίες δεν έχουν ήδη ένα σχήµα

43 Οργάνωση της Δηλωτικής Γνώσης Σενάρια Αναπαραστάσεις µε σχήµατα Μια δοµή που περιγράφει κατάλληλες ακολουθίες γεγονότων σε ένα συγκεκριµένο πλαίσιο Τα σενάρια περιλαµβάνουν προκαθορισµένες θέσεις για τους ηθοποιούς, τα σκηνικά, τη ρύθµιση και τη σειρά των γεγονότων Π.χ. το σενάριο εστιατόριο Props - πίνακες, ένα µενού, ένα πιάτο Οι ρόλοι που καλούνται να παιχτούν - πελάτης, σερβιτόρος, µάγειρας Όρους λειτουργίας για το σενάριο - ο πελάτης είναι πεινασµένος και έχει χρήµατα Σκηνές - η είσοδος, η παραγγελία, το σερβίρισµα Αποτελέσµατα - ο πελάτης έχει λιγότερα χρήµατα, ο ιδιοκτήτης έχει περισσότερα χρήµατα

44 Ένα Σενάριο

45 Κλασικές θεωρίες vs θεωρία θεωρία Κλασικές θεωρίες: απλές έννοιες συνδέονται µε άλλες µε αποτέλεσµα τη δηµιουργία από πιο σύνθετες εννοιολογικές δοµές Αντίστροφη υπόθεση Θεωρίες: η γνώση οργανώνεται σε πλαίσια που έχουν τη µορφή θεωρίας Η θεωρία επηρεάζει τη κατηγοριοποίηση, την αντίληψη, την προσοχή, την ερµηνεία Ταυτόχρονα, οι θεωρίες αλλάζουν, ανατρέπονται ή εµπλουτίζονται

46 Η Υπόθεση της «θεωρίας» ως γνωστική δοµή Ερώτηµα Α: πώς οι έννοιες οργανώνονται σε πιο πολύπλοκες κατηγορίες, εφόσον, µόνο η οµοιότητα δεν µπορεί να εξηγήσει πώς ένα άτοµο αποφασίζει ποιες περιπτώσεις θα ενταχτούν σε µια κατηγορία και ποιες όχι ούτε µπορεί να εξηγήσει ικανοποιητικά την εννοιολογική συνοχή Ερώτηµα Β: η ικανότητα των παιδιών να υπερβαίνουν τις φαινοµενικές τους εµπειρίες, να σχηµατίζουν υποθέσεις που ανθίστανται στις αντίθετες µαρτυρίες, και η ύπαρξη πυρήνων εξηγητικών πεποιθήσεων που εµφανίζονται σε πρώιµη ηλικία και οι οποίες, αργότερα, λειτουργούν περιοριστικά στη µάθηση

47 Θεωρίες ως νοητικές αναπαραστάσεις Driver & Easley (1978) παρατήρησαν ότι οι µαθητές φέρουν «θεωρίες» για τον φυσικό κόσµο που είναι πολύ διαφορετικές από τις επιστηµονικές Θεωρίες του νου από την αναπτυξιακή ψυχολογία (Carey, 1985, Karmiloff-Smith, 1992) Άλλοι όροι: Αφελής ή διαισθητικές θεωρίες (naïve/intuitive theories) Θεωρίες του κοινού νου (folk psychology) Επεξηγηµατικά πλαίσια (explanatory frameworks) Παρανοήσεις (misconceptions ) McCloskey, 1983

48 Από πότε φτιάχνουµε θεωρίες Οι γνώσεις οργανώνονται σε θεωρίες πολύ νωρίς στη γνωστική ανάπτυξη Φαίνεται να υπάρχουν εγγενείς µηχανισµοί οργάνωσης των πρώτων εµπειριών σε συνεκτικά πλαίσια (Carey, 1985, Vosniadou 1994) Μάθηση: η αναδιοργάνωση των θεωριών (βλ. Piaget) επ. Κωνσταντίνος Π. Χρήστου

49 Θεωρίες του κοινού νου vs επιστηµονικές θεωρίες Οι θεωρίες του κοινού νου δεν είναι καλά διαµορφωµένες επιστηµονικές θεωριες αλλά κάποιο σχετικά συνεκτικό εννοιολογικό πλαίσιο που συνδέει έννοιες και έχει ερµηνευτική και προβλεπτική αξία Οι θεωρίες του κοινού νου δεν είναι κοινά αποδεκτές από µία κοινότητα όπως οι επιστηµονικές θεωρίες Δεν έχουµε συνείδηση ότι είµατε φορείς µιας συγκεκριµένης θεωρίας ή οποία µπορεί και να αµφισβητηθεί Δεν αποτελούν αντικείµενο συστηµατικής διερεύνισης όπως οι επιστηµονικές θεωρίες επ. Κωνσταντίνος Π. Χρήστου

50 Μοντέλα οργάνωσης των πληροφοριών στη µακρόχρονη µνήµη Σηµασιολογικά Δίκτυα Παράλληλα κατανεµηµένα διαδικαστικά µοντέλα Συνδετιστικά µοντέλα

51 Σηµασιολογικά Δίκτυα Πληροφορίες συνδέονται µεταξύ τους φτιάχνοντας πολύπλοκα σηµασιολογικά δίκτυα Κάποιες συνδέσεις είναι πιο ισχυρές από άλλες «η γνώση είναι στις συνδέσεις» Δύσκολοι συµπερασµοί είναι πιο χρονοβόροι γιατί το µονοπάτι δεν έχει πιθανόν ξαναχρησιµοποιηθεί

52 Σηµασιολογικά Δίκτυα

53 Παράλληλα κατανεµηµένα διαδικαστικά µοντέλα Υποθέτουν ότι πρόσφατα µαθηµένα γεγονότα µεταβάλλουν τις γενικές γνώσεις µας σχετικά µε τον κόσµο Mπορούν να παράγουν αυθόρµητες γενικεύσεις, συχνά λανθασµένες «η γνώση είναι στην ενεργοποίηση» επ. Κωνσταντίνος Π. Χρήστου

54 Παράλληλα κατανεµηµένα δίκτυα διαδικαστικά µοντέλα Αυτό το απλό παράλληλο κατανεµηµένο µοντέλο δικτύου παριστάνει µε βέλη ό,τι γνωρίζει κάποιος σχετικά µε το πώς σχετίζονται οι πέντε πλευρές του κόσµου (απεικονίζονται ως κύκλοι).

55 Άλλα ολοκληρωµένα µοντέλα για την παρουσίαση δηλωτικής και µη-δηλωτικής γνώσης Παράλληλη κατανεµηµένη επεξεργασία - τα συνδετιστικά µοντέλα Παράλληλη επεξεργασία - πολλαπλές πράξεις που συµβαίνουν µαζί Παράλληλη κατανεµηµένη επεξεργασία, τα µοντέλα (PDP) ή τα συνδετιστικά µοντέλα Μπορεί να είµαστε σε θέση να επεξεργαζόµαστε πληροφορίες τόσο αποτελεσµατικά, επειδή µπορούµε να χειριστούµε πολύ µεγάλους αριθµούς γνωστικών ενεργειών µέσα από ένα κατανεµηµένο δίκτυο

56 Άλλα ολοκληρωµένα µοντέλα για την παρουσίαση δηλωτικής και µη-δηλωτικής γνώσης Παράλληλη κατανεµηµένη επεξεργασία - τα συνδετιστικά µοντέλα Τα δίκτυα αποτελούνται από κόµβους και συνδέσεις µεταξύ τους Όσο πιο συχνά ενεργοποιείται µια σύνδεση, τόσο µεγαλύτερη είναι η δύναµη της σύνδεσης Η βασική πτυχή αυτών των µοντέλων είναι η δυνατότητα εκµάθησης

57 Οργάνωση της Διαδικαστικής Γνώσης

58 Οργάνωση της Διαδικαστικής Γνώσης Η Διαδικαστική γνώση µπορεί να οργανωθεί µε τη µορφή συνόλων από κανόνες που ορίζουν µια παραγωγή (διαδικασία παραγωγής ως εξόδου µιας διαδικασίας) Οι κανόνες αυτοί είναι οργανωµένοι σε: Ρουτίνες: Οδηγίες σχετικά µε τις διαδικασίες για την εφαρµογή µιας εργασίας Υπορουτίνες Οδηγίες για την εφαρµογή µιας υπο-εργασίας µέσα σε ένα µεγαλύτερο έργο που διέπεται από µια ρουτίνα

59 Οργάνωση της Διαδικαστικής Γνώσης Σύστηµα παραγωγής: περιλαµβάνει ολόκληρο το σύνολο των κανόνων για την εκτέλεση των εργασιών ή της χρήσης µιας δεξιότητας Π.χ. ένα σύστηµα παραγωγής, για να διασχίζουν το δρόµο οι πεζοί σε µια διασταύρωση µε φανάρι: Κίνηση-ανοιχτό κόκκινο = σταµάτα Κίνηση -πράσινο φως = προχώρα Μετακίνηση του αριστερού ποδιού στο πεζοδρόµιο & πάτα µε το δεξί πόδι Μετακίνηση του δεξιού ποδιού στο πεζοδρόµιο & πάτα µε το αριστερό πόδι

60 το ACT R Adaptive Control of Thought Rational

61 Ολοκληρωµένα µοντέλα για την παρουσίαση δηλωτικής και µη-δηλωτικής γνώσης Συνδυάζοντας αναπαραστάσεις: ACT-R (Anderson) Προσαρµοστικός έλεγχος του µοντέλου της αναπαράστασης σκέψης και επεξεργασίας πληροφοριών Ένα µοντέλο της επεξεργασίας των πληροφοριών που ενσωµατώνει µια αναπαράσταση δικτύου δηλωτικής γνώσης και µια αναπαράσταση του συστήµατος παραγωγής για την διαδικαστική γνώση Δηλωτικό δίκτυο: περιλαµβάνει την αποθήκευση και την ανάκτηση των πληροφοριών. Το διαδικαστικό σύστηµα υλοποιεί τις διαδικασίες της διαδικασίας (του αυτοµατισµού)

62 Το ACT-R J.R. Anderson στο Carnegie Mellon University Όπως κάθε γνωστική αρχιτεκτονική, το ACT-R έχει ως στόχο να προσδιοριστούν οι βασικές γνωστικές και αντιληπτικές λειτουργίες που συµβαίνουν στο ανθρώπινο νου. Παραδοχή: κάθε εργασία που οι άνθρωποι µπορούν να εκτελέσουν θα πρέπει να αποτελείται από µια σειρά διακριτών πράξεων (βλ. ΙnfoProcessApproach) Ο τρόπος που λειτουργεί ο εγκέφαλος είναι σηµαντικός και τα δεδοµένα από fmri πρέπει να λαµβάνονται υπόψιν στα µοντέλα Το θεωρητικό πλαίσιο του ACT R έχει χρησιµοποιηθεί στους Cognitive Tutors

63 ο ρόλος της προϋπάρχουσας γνώσης

64 Fish Is Fish (Lionni, 1970) Ένα ψάρι ενδιαφέρεται έντονα να µάθει τι συµβαίνει στην ξηρά, και ρωτάει ένα βάτραχο. Ο βάτραχος ανεβαίνει στη Γη και όταν επιστρέφει στη λίµνη λέει στο ψάρι ό,τι έχει δει. Το ψάρι ακούει για πουλιά, ανθρώπους, ζώα

65 στη ξηρά υπάρχουν πουλιά που πετάνε και έχουν πολλά και διάφορα χρώµατα

66 υπάρχουν άνθρωποι

67 υπάρχουν αγελάδες

68 έτσι είναι η Γη

69 ο ρόλος της προϋπάρχουσας γνώσης Η προϋπάρχουσα γνώση επιδρά σε όλες τις φάσεις της επεξεργασίας πληροφοριών αντίληψη προσοχή µνήµη εργασίας

70 προϋπάρχουσα γνώση και αντίληψη

71 Gestalt psychology ψυχολογία της µορφής µορφολογική ψυχολογία Αντιλαµβανόµαστε τα αντικείµενα ως ένα καλά οργανωµένο σχηµατισµό (Gestalt) και όχι ως άθροισµα των µεµονωµένων µερών του Max Wertheimer Οι νοητικές διεργασίες αποτελούνται κυρίως από σχηµατοποιήσεις σε σύνολα (gestalten) και όχι από ακολουθίες απλών αισθητηριακών αντιλήψεων ή από συνδέσεις ανάµεσα σε ερεθίσµατα µε αντιδράσεις (βλ. συµπεριφορισµός) Μάθηση: διαδικασία σχηµατοποίησης σε σύνολα και αναδιοργάνωσή τους

72 Κίνηση & αιτιότητα Η κίνηση µας πληροφορεί όχι µόνο για το που αλλά για το τι κάνει ένα αντικείµενο α) Όταν το τετράγωνο Α κινείται προς το τετράγωνο Β τότε αµέσως αρχίζει να κινείται και το Β και τα υποκείµενα αναφέρουν ότι το Α εκτοξεύει το Β β) Η αντίληψη της αιτιότητας είναι κατά κάποιο τρόπο διαφορετική όταν το Α σταµατάει πριν φτάσει το Β

73 Αντιληπτικές πλάνες Θεωρία του Gregory: Κάποιες αντιληπτικές πλάνες οφείλονται στο ότι οι διαδικασίες που παράγουν τη σταθερότητα του µεγέθους στο τρισδιάστατα αντικείµενα χρησιµοποιούνται εσφαλµένα και στα δυδιάστατα Η αντιληπτική πλάνη των Muller-Lyer

74 Θεωρία προτύπου Κάθε οπτικό ερέθισµα αποτελεί µέρος µιας τάξης ή κατηγορίας ερεθισµάτων Η αναγνώριση γίνεται µε αντιπαραβολή µε µια αφηρηµένη (πιο απλή) αναπαράσταση της κατηγορίας και τότε γιατί το πλαίσιο έχει σηµασία στην αναγνώριση;

75 Αναγνώριση αντικειµένων Διαδικασίες επεξεργασίας από τα κάτω προς τα επάνω (bottom up) Κατευθύνονται / ξεκινούν από το ερέθισµα Διαδικασίες επεξεργασίας από τα επάνω προς τα κάτω (top down) επηρεάζονται από τη νόηση, προϋπάρχουσα γνώση, κίνητρα, προσδοκίες, προκαταλήψεις

76 Τι βλέπετε; Ένα πρόσωπο που κοιτάει προς τα κάτω; Η την λέξη Liar; Όσοι διαβάζουν πρώτα ιστορίες για ψέµατα έχουν την τάση να βλέπουν τη λέξη Liar. Εκείνοι που έβλεπαν προσωπογραφίες είχαν την τάση να βλέπουν πρόσωπο Arranged by Dr. Gordon Vessels 2004

77 Αν όλοι αυτοί οι άνθρωποι ήταν στο ίδιο παιχνίδι ποδοσφαίρου, ποιοι ανάµεσά τους θα ήταν πιο πιθανό να έχουν αντιληφθεί τι πραγµατικά συνέβη σε ένα αµφιλεγόµενο σηµείο στο παιχνίδι όπου για παράδειγµα κάποιος παίχτης ακούµπησε ή όχι την µπάλα πριν βγει έξω. Τίνος η αντίληψη ήταν πιο «από πάνω προς τα κάτω» και, συνεπώς, πιο επηρεασµένη από τις παρούσες ανάγκες, τις προκαταλήψεις και το αυξηµένο συναίσθηµα; Τίνος η αντίληψη µπορεί να είναι η πιο ακριβή και αντικειµενική βάση της γνώση του/της για τους κανόνες του παιχνιδιού; Όταν ο διαιτητής επανεξέτασε τα replays, αυτό ήταν «από πάνω προς τα κάτω» ή «από κάτω προς τα επάνω» αντίληψη κατά κύριο λόγο;

78 Προϋπάρχουσα γνώση και µνήµη

79 Ικανότητα Αποθήκευσης της Βραχύχρονης Μνήµης Η σχέση της ανάσυρσης µε το νόηµα και την προϋπάρχουσα γνώση Έργο 1: Θέσεις πραγµατικού παιχνιδιού Φάση µελέτης: Μελετήστε αυτή τη σκακιέρα για 5. Φάση ελέγχου: Τώρα αναπαράγετε τη σκακιέρα (χωρίς να κοιτάζετε). επ. Κωνσταντίνος Π. Χρήστου Chase & Simon, 1973

80 Ικανότητα Αποθήκευσης της Βραχύχρονης Μνήµης Η σχέση της ανάσυρσης µε το νόηµα και την προϋπάρχουσα γνώση Έργο 2: Τυχαίες θέσεις Φάση µελέτης: Μελετήστε αυτή τη σκακιέρα για 5. Φάση ελέγχου: Τώρα αναπαράγετε τη σκακιέρα (χωρίς να κοιτάζετε). επ. Κωνσταντίνος Π. Χρήστου Chase & Simon, 1973

81 Ικανότητα Αποθήκευσης της Βραχύχρονης Μνήµης Η σχέση της ανάσυρσης µε το νόηµα και την προϋπάρχουσα γνώση Οι έµπειροι σκακιστές µπορούν να ανακαλέσουν περισσότερα πιόνια, αλλά µόνο όταν τα πιόνια είναι τοποθετηµένα σε θέσεις πραγµατικού παιχνιδιού Chase & Simon, 1973

82 Προσπαθείστε να αποµνηµωνεύσετε το κείµενο Η διαδικασία είναι πραγµατικά αρκετά απλή. Πρώτα τακτοποιείς τα αντικείµενα σε διαφορετικούς σωρούς. Ασφαλώς ένας σωρός µπορεί να είναι ικανοποιητικός, ανάλογα µε το πόσα ακριβώς έχεις να κάνεις. Αν πρέπει να πας κάπου αλλού λόγω ελλείψεως των απαιτουµένων διευκολύνσεων αυτό είναι το επόµενο βήµα. Διαφορετικά βρίσκεσαι σε αρκετά καλό σηµείο. Είναι σηµαντικό να µην το παρακάνεις. Είναι καλύτερα να βάλεις λίγα αντικείµενα µαζί. Σε πρώτη φάση αυτό µπορεί να µην φαίνεται σηµαντικό, αλλά εύκολα µπορεί να προκύψουν προβλήµατα. Ένα λάθος µπορεί να είναι αρκετά δαπανηρό. Με την πρώτη µατιά η διαδικασία θα φανεί αρκετά πολύπλοκη. Σύντοµα όµως θα γίνει ένα µέρος της ζωής. Είναι δύσκολο να προβλέψουµε πότε θα πάψει να είναι αναγκαίο τούτο το έργο, αλλά κανείς δεν ξέρει τι µπορεί να συµβεί στο µέλλον. Μετά το πέρας της διαδικασίας, τα αντικείµενα τοποθετούνται ξανά σε διαφορετικούς σωρούς και µετά στην κατάλληλη θέση τους. Θα χρησιµοποιηθούν ξανά και ο όλος κύκλος θα πρέπει να επαναληφθεί. Αυτό όµως είναι µέρος της ζωής.

83 Το πλύσιµο των ρούχων Η διαδικασία είναι πραγµατικά αρκετά απλή. Πρώτα τακτοποιείς τα αντικείµενα σε διαφορετικούς σωρούς. Ασφαλώς ένας σωρός µπορεί να είναι ικανοποιητικός, ανάλογα µε το πόσα ακριβώς έχεις να κάνεις. Αν πρέπει να πας κάπου αλλού λόγω ελλείψεως των απαιτουµένων διευκολύνσεων αυτό είναι το επόµενο βήµα. Διαφορετικά βρίσκεσαι σε αρκετά καλό σηµείο. Είναι σηµαντικό να µην το παρακάνεις. Είναι καλύτερα να βάλεις λίγα αντικείµενα µαζί. Σε πρώτη φάση αυτό µπορεί να µην φαίνεται σηµαντικό, αλλά εύκολα µπορεί να προκύψουν προβλήµατα. Ένα λάθος µπορεί να είναι αρκετά δαπανηρό. Με την πρώτη µατιά η διαδικασία θα φανεί αρκετά πολύπλοκη. Σύντοµα όµως θα γίνει ένα µέρος της ζωής. Είναι δύσκολο να προβλέψουµε πότε θα πάψει να είναι αναγκαίο τούτο το έργο, αλλά κανείς δεν ξέρει τι µπορεί να συµβεί στο µέλλον. Μετά το πέρας της διαδικασίας, τα αντικείµενα τοποθετούνται ξανά σε διαφορετικούς σωρούς και µετά στην κατάλληλη θέση τους. Θα χρησιµοποιηθούν ξανά και ο όλος κύκλος θα πρέπει να επαναληφθεί. Αυτό όµως είναι µέρος της ζωής. (Bransford& Johnson, 1972,1973)

84 πρoϋπάρχουσα γνώση και σκέψη κατανόηση µάθηση

85 το σχήµα της Γης (Vosniadou, 1994)

86 προϋπάρχουσα γνώση Αφελής ή διαισθητικές θεωρίες (naïve/intuitive theories) Θεωρίες του κοινού νου (folk psychology) Επεξηγηµατικά πλαίσια (explanatory frameworks) Παρανοήσεις (misconceptions ) McCloskey, 1983

87 το δράµα της προϋπάρχουσας γνώσης Όταν υπάρχει πάνω της χτίζεται η νέα γνώση βλ. κονστρουκτιβισµό µπορεί και να εµποδίσει τη νέα γνώση βλ. γνωστική σύγκρουση παρανοήσεις εννοιολογική αλλαγή Όταν δεν υπάρχει, υπάρχει ένα κενό που διαφοροποιεί τους ειδικούς από τους αρχάριους

88 expert / novices

89 Γενικοί ορισµοί Expert / ειδικός: κάποιος που είναι κάτι περισσότερο από ικανός σε µια συγκεκριµένη περιοχή Novice/Αρχάριος: κάποιος που εισέρχεται µόλις σε µια νέα γνωστική περιοχή

90 παρατήρηση και έπειτα έρευνα έδειξε ότι Έµπειροι & Αρχάριοι: Διαφοροποιούνται στον τρόπο προσοχής, οργάνωσης, αναπαράστασης, ερµηνείας και επεξεργασίας της πληροφορίας, στις στρατηγικές που χρησιµοποιούν, στον τρόπο που έχουν καταχωρήσει και οργανώσει την προηγούµενη γνώση τους Αυτά επηρεάζουν τον τρόπο που θυµούνται, σκέφτονται, δρουν

91 Αποτελέσµατα των ερευνών: Οι αρχάριοι: Δε διαθέτουν κάποιο επαρκές και συστηµατικό νοητικό µοντέλο µιας περιοχής [Kessler και Anderson, 1989] Περιορίζονται σε µια επιφανειακή γνώση του αντικειµένου, έχουν αδρανή [inert knowledge (Whitehead,1929)] γνώση και δεν χρησιµοποιούν στρατηγικές [Perkins και Martin, 1986] Χρησιµοποιεί γενικές στρατηγικές επίλυσης προβληµάτων (π.χ., αντιγραφή µιας παρόµοιας λύσης ή δουλεύουν ανάποδα ξεκινώντας από το στόχο για να βρουν τη λύση) και όχι στρατηγικών που εξαρτώνται από το συγκεκριµένο πρόβληµα Προσεγγίζουν τα προβλήµατα γραµµή-γραµµή, µε από κάτω προς τα πάνω λογική [Anderson, 1985]

92 ειδικοί Οργανώνουν σε chunks την πληροφορία καλύτερα από τους αρχάριους και έτσι χρησιµοποιούν λιγότερους γνωστικούς πόρους βλ. σκακιστές (Chase & Simon, 1973). Κατηγοριοποιούν πιο γρήγορα και πιο σωστά όχι στη βάση επιφανειακών χαρακτηριστικών βλ. κατηγοριοποίηση µαθηµατικών προβληµάτων κατηγοριοποίηση προβληµάτων φυσικής µε βάση την αναφορά σε γενικές αρχές και γενικούς νόµους (Chi et al., 1981) Προσέχουν περισσότερα πράγµατα βλ. αρχάριοι καθηγητές και τι πρόσεξαν από τις κινήσεις των µαθητών (Bransford et al., 1989). Προσπαθούν πρώτα να καταλάβουν το πρόβληµα και όχι να σχηµατίσουν αµέσως εξίσωση, όπως οι αρχάριοι Διαχωρίζουν την άχρηστη από τη χρήσιµη πληροφορία βλ. 26 πρόβατα και 10 κατσίκια, πόσο χρονών είναι ο καπετάνιος

93 Αποτελέσµατα των ερευνών: Οι ειδικοί: Έχουν πολλά νοητικά µοντέλα και επιλέγουν από αυτά - ανακατεύουν στρατηγικές ανάλογα το πρόβληµα [Visser & Hoc, 1990] Έχουν βαθιά γνώση του αντικειµένου τους, η οποία είναι ιεραρχική και διαθέτει πολλές στρώσεις µε σαφείς χαρτογράφηση ανάµεσα στα στρώµατα Χρησιµοποιούν όλα όσα γνωρίζουν Όταν τους δίνεται µια εργασία σε ένα οικείο χώρο, ξεικινούν από τα δεδοµένα και ορίζουν υποστόχους µε ένα ιεραρχικό τρόπο, αλλά σε ένα άγνωστο πρόβληµα, καταφεύγουν σε γενικές τεχνικές επίλυσης προβληµάτων Αναγνωρίζουν τα προβλήµατα που απαιτούν παρόµοια λύση [Chi, et al, 1981, Davies, 1990] Χρησιµοποιούν αλγορίθµων αντί για µια συγκεκριµένη σύνταξη (δηµιουργούν αφαιρέσεις) Είναι ταχύτεροι και ακριβέστεροι [Wieden-Beck, 1986, Allwood, 1986] Έχουν καλύτερη συντακτική και σηµασιολογική γνώση και καλύτερες τακτικές και στρατηγικές δεξιότητες [Bateson, Alexander & Murphy, 1987]

94 οργάνωση της γνώσης Οι ειδικοί έχουν καλύτερα οργανωµένη και ταξινοµηµένη τη γνώση τους µε καλύτερες συνδέσεις η αναζήτηση στη µνήµη για παρόµοια προβλήµατα, εξισώσεις ή στρατηγικές επίλυσης είναι άµεση ενώ στους αρχάριους ο χρόνος ανάσυρσης είναι γραµµικός (Larkin, 1979). η γνώση των ειδικών έχει καταχωρηθεί µε βάση το που µπορεί να χρησιµοποιηθεί (conditionalized) κατά την ανάσυρση ενεργοποιείται µόνο η σχετική γνώση (Ericsson and Staszewski, 1989) βλ. αρχάριοι & inert knowledge (Whitehead,1929)

95 οι βιρτουόζοι adaptive expertise (Hatano and Inagaki, 1986) οι δύο sushi experts Υψηλή ικανότητα µεταγνώσης πώς µαθαίνω τι ξέρω και τι όχι Διάθεση για περισσότερη γνώση κάθε πρόβληµα είναι µια νέα δυνατότητα Διάθεση για αλλαγή των στάσεων και πεποιθήσεών του όχι απλή εφαρµογή της ρουτίνας Ανάλυση σε βάθος µιας κατάστασης και όχι απλή αναφορά στα στοιχεία της

96 εφαρµογές στην εκπαίδευση

97 εφαρµογές στην εκπαίδευση Αρχή Τραβήξτε την προσοχή των µαθητών Ενεργοποιήστε την πρότερη γνώση-εµπειρία Τονίστε τη σηµαντική πληροφορία Παρουσιάστε τη νέα πληροφορία καλά οργανωµένα Τρόπος-παράδειγµα Δώστε το «σινιάλο»πριν ξεκινήσετε Κινηθείτε στο χόρο Αλλάζετε τον τόνο της φωνής Κάντε περίπληψη του προηγούµενου µαθήµατος Ξεκινήστε από µια συζήτηση σχετική µε την εµπειρία των µαθητών και τους στόχους του µαθήµατος Δώστε σηµειώσεις Γράψτε το στον πίνακα Επαναλάβετέ το µε διάφορους τρόπους Τονίστε το µε τη γλώσσα του σώµατος Πάτε από το εύκολο στο δύσκολο Κρατήστε µια λογική σειρά Χρησιµοποιήστε advance organizers (βλ. Ausubel)

98 εφαρµογές στην εκπαίδευση Αρχή Δείξτε / βοηθήστε τους µαθητές στην κατηγοριοποίηση (chunking) Δώστε ευκαιρίες στους µαθητές να επεξεργαστούν τη νέα πληροφορία Βοηθήστε τους µαθητές στην κωδικοποίηση και την αποµνηµόνευση της πληροφορίας Οργανώστε τις επαναλήψεις των γνώσεων που αποκτήθηκαν Βοηθήστε τους µαθητές να οριοθετούν (Conditionalize) Τρόπος-παράδειγµα Παρουσιάστε την πληροφορία ταξινοµηµένη Κάντε συνδέσεις Ζητήστε τους να βρουν οµοιότητες και διαφορές µε άλλα θέµατα Διδάξτε µνηµονικές στρατηγικές Ζητήστε να βρουν λέξεις κλειδιά Κάντε συχνές περιλήψεις (εβδοµάδα, µήνα) Χρησιµοποιήσετε υλικά από πρηγούµενα µαθήµατα Μέθοδος Project Αναφορά σε λεκτικά / ρεαλιστικά προβλήµατα στα οποία µπορεί να εφαρµοστεί η γνώση Ζητήστε τους να βρουν πιθανές εφαρµογές

99 Βιβλιογραφία Medin, D.,L. & Ross, B.,H., (1992). Cognitive Psychology. Fort Worth, TX: Harcourt Brace Jovanovich. Rumelhart, D. E., & McClelland, J. L., with the PDP Research Group (1986). Parallel distributed processing: Vol. 1. Foundations. Cambridge, MA: MIT Press. Squire, L., (1987). Memory and Brain. New York: Oxford University Press. Whimbey, A. (1976). Intelligence can be taught. New York: Bantam. Ellis, H. C. & Hunt, R. R., (1989). Fundamentals of human memory and cognition (4 th ed.). Dubuque, IA: William C. Brown. Hunt, M., (1982). The Universe Within. New York: Simon & Schuster. Martindale, C., (1991). Cognitive Psychology: A neural-network approach. Pacific Grove, CA: Brooks/Cole. επ. Κωνσταντίνος Π. Χρήστου

100 Βιβλιογραφία Anderson, J. R., (1983). The architecture of cognition. Harvard: Harvard University Press. Carey, S. (1985). Conceptual Change in Childhood. Cambridge, MA: MIT Press. Johnson - Laird, P. N., (1983), Mental Models. Cambridge: Harvard University Press. Johnson-Laird, P.N. & Byrne, R.M.J. (1991). Deduction. Hove:Lawrence Erlbaum McClelland, J. L., Rumelhart, D. E. & the PDP Research Group, (1986). Parallel distributed processing: Explorations in the microstructure of cognition: Vol. 2: Psychological and biological models. Cambridge, M.A.: MIT Press Murphy, G.L. and Medin, D.L. (1985). The Role of Theories in Conceptual Coherence. Psychological Review, 92, Vosniadou, S. & Ortony, A., (1989). Similarity and Analogical Reasoning. Cambridge: Cambridge University Press. Wittgenstein, L. (1958). Philosophical Investigations. Oxford: Blakwel. επ. Κωνσταντίνος Π. Χρήστου

101 Η παρούσα εργασία χρησιµοποίησε υλικό από το βιβλίο Βοσνιάδου, Στ. (επιµ.) (2004). Εισαγωγή στην Ψυχολογία, Α τόµος. εκδ. Gutenberg και υλικό από το διαδίκτυο επιµέλεια: Κωνσταντίνος Π. Χρήστου