מחקר על האופן שבו אנשים חושבים מביא לתוכניות חונכות קוגניטיביות שעוזרות לילדים להצליח במתמטיקה.
ממצאים
כיתת אלגברה עשויה להיות פחות קשה וקצת יותר מהנה בימינו, בזכות מחקרים על איך הקוגניציה האנושית עובדת. התיאוריה המותאמת לאופי המחשבה (ACT-R), שפותחה במשך שני עשורים על ידי הפסיכולוג ג'ון אנדרסון, היא מסגרת להבנת האופן שבו אנו חושבים על בעיות, כולל משוואות מתמטיות. התיאוריה משקפת את הבנתנו את הקוגניציה אנושית המבוססת על מספר עובדות שנגזרות מניסויים פסיכולוגיים.
ACT-R מציע כי קוגניציה מורכבת נובעת מאינטראקציה של ידע פרוצדורלי והצהרתי. ידע הצהרתי הוא קידוד ישיר למדי של עובדות (כמו וושינגטון הבירה היא בירת ארצות הברית, או 5 + 3 = 8); ידע פרוצדורלי הוא קידוד ישיר למדי של האופן שבו אנו מבצעים דברים (כמו, כיצד לנהוג). על פי תיאוריית ACT-R, כוחה של קוגניציה אנושית תלוי באופן שבו אנשים משלבים בין שני סוגי הידע הללו.
חשיבות
תיאוריית ACT-R מספקת תובנות לגבי הדרך שבה התלמידים לומדים מיומנויות ומושגים חדשים, ובכך מאפשרת למורים לראות היכן התלמידים עשויים להזדקק לתרגול נוסף כדי לשלוט בפרקטיקה חדשה.
יישום מעשי
ד"ר אנדרסון ועמיתיו מאוניברסיטת קרנגי מלון השתמשו במחקר זה כדי לפתח חונכים קוגניטיביים, תוכניות לימוד של מחשבים המשלבות את תיאוריית ACT-R בהוראת אלגברה, גיאומטריה ומתמטיקה משולבת. החונכים מתבססים בהכשרתם על מודלים קוגניטיביים שלוקחים צורות של הדמיות מחשב המסוגלות לפתור את סוגי הבעיות שהתלמידים מתבקשים לפתור. החונכים משלבים את הידע ההצהרתי והפרוצדורלי המוטמע בהוראה ועוקבים אחר פתרון הבעיות של התלמידים כדי לקבוע מה התלמידים יודעים ואינם יודעים. זה מאפשר להפנות את ההדרכה למה שעדיין צריך לחזק ועוזר להבטיח שזמן הלמידה של התלמידים מנוצל בצורה יעילה יותר. התלמידים עובדים על כל מושג עד להבנתו המלאה. סטודנטים הסובלים מבעיות קונספטואליות יעבדו יותר על תחום זה, ואילו מי ששולט במושגים רעיוניים עובר לתחומים אחרים.
תוכנית החונך הקוגניטיבי הנפוצה ביותר, שידועה כיום בשם המורה הקוגניטיבי של Carnegie Learning, משלבת שיעורי מחשבים מבוססי תוכנה, אינדיבידואליות עם פעילויות שיתופיות ופתרון בעיות בעולם האמיתי. התוכנית משרתת כיום יותר מ-150,000 תלמידים ברוב מחוזות בתי הספר הגדולים בארה"ב. מחקרי שדה הראו הישגים דרמטיים של תלמידים במקום שבו התוכנית נמצאת בשימוש.
בשנת 2003 העניקה מחלקת בתי הספר לביטחון בארה"ב חוזה שישמש בתוכניות לימודי מתמטיקה קוגניטיביות ב-224 בתי הספר הציבוריים ב-21 מחוזות הממוקמים ב-14 מדינות זרות, שבע מדינות בארה"ב עצמה, גואם ופורטו ריקו. בתי ספר אלה מונים כ-8,800 מורים המשרתים 106,000 תלמידים.
