Forskare från ETH Zürich har visat de positiva effekterna av produktivt misslyckande på läranderesultat. Framgångsfrekvensen för en av ETH:s största kurser höjdes med 20 procent.

Under en lång tid, det dominerande paradigmet i undervisningen har varit att vi lär oss nya saker bäst när någon förklarar dem för oss. Första instruktionen, öva sedan:detta är den utbildningsformel som fortfarande används i otaliga klassrum och föreläsningssalar idag.

Forskare från Professorship for Learning Sciences vid ETH Zürich har nu visat att precis tvärtom är fallet. "Om du vill uppnå idealiska läranderesultat, det är bättre att först pussla över ett problem som är specifikt relevant för ett ämne innan du sedan utforskar de underliggande principerna, " förklarar ETH-professorn Manu Kapur, som skrivit studien tillsammans med postdoktorn Tanmay Sinha. Nyckeln till detta tillvägagångssätt är upplevelsen av produktivt misslyckande - en teori som konceptualiserats och utvecklats av Kapur.

15 år av utbildningsforskning

Sinhas och Kapurs studie är en metaanalys av utbildningsforskning från de senaste 15 åren. Författarna tittade på 53 studier med 166 jämförande analyser, allt handlar om frågan om vilken inlärningsstrategi som är mer effektiv:undervisning före övning eller vice versa. Det primära aktuella fokus var på hur väl skolåldern och universitetsstudenter förstod begrepp inom matematikens discipliner, fysik, kemi, biologi och medicin eller kunnat tillämpa dem framgångsrikt. Studien omfattade inte allmänna färdigheter, t.ex. förnuft vid läs- och skrivfärdigheter, eller problem från humaniora och samhällsvetenskapliga discipliner.

Nästan hälften (45 procent) av eleverna som testades gick i årskurs 6 till 10 (på gymnasiet) vid tidpunkten för studien, vilket innebär att de var mellan 12 och 18 år. Över en tredjedel (37 procent) var för närvarande studenter, och var sjätte (15 procent) gick fortfarande i grundskolan. Nästan hälften (43 procent) av eleverna kom från Nordamerika, över en fjärdedel vardera från Europa (26 procent) och Asien (28 procent).

Tre gånger så effektiv som en bra instruktör

Resultaten har vänt upp och ner på de senaste decennierna av utbildningsforskning:alla elever uppnådde mycket bättre inlärningsframgång när de var tvungna att lösa övningar och problem innan de begrepp som krävs förklarades för dem. Dock, detta gällde mer för gymnasieelever och studenter än för elever i grundskolan. Enligt författarna, detta kan förklaras av en kombination av faktorer:grundskoleelever har ofta för lite kunskap inom ett område för att lösa problem effektivt. Dessutom, deras analytiska resonemang och problemlösningsförmåga kanske är mindre mogna.

Det som är särskilt häpnadsväckande är hur starkt detta påverkar läranderesultaten:"Träning innan du lär dig teorin är nästan dubbelt så effektivt som att få ett års undervisning från en enastående lärare, " förklarar Kapur. Dessutom, om eleverna misslyckas "produktivt" under praktikstadiet, deras läranderesultat är upp till tre gånger bättre än vad en mycket bra lärare kan uppnå på ett år.

Varför produktivt misslyckande lönar sig

Men vad händer egentligen när elever misslyckas produktivt? Sinha och Kapur säger att det finns fyra mekanismer som fungerar här, motsvarande fyra "Som":först, ett problem ska aktivera så mycket relevant kunskap som möjligt. "Produktivt misslyckande, säger Kapur, "kräver en viss förkunskap. Om en person vill lösa ett statistiskt problem som att hitta standardavvikelsen produktivt, till exempel, de borde åtminstone vara bekanta med de mest grundläggande begreppen såsom medelvärdet." För det andra, eleverna bör inse bristen mellan vad de gör och inte redan vet; detta ger dem medvetenhet. Tredje, detta gör dem mer mottagliga för nya koncept och väcker deras intresse för att lösa problemet, d.v.s. det ändrar deras inverkan, eller psykologiskt tillstånd.

Det fjärde och sista steget är för instruktören eller instruktionsmaterialet att ge en förklaring som tillämpar det nya konceptet för att lösa problemet och visar varför elevernas lösningar missade målet. Detta kan beskrivas som kunskapssammanställning. "Läranderesultat beror på undervisning på ett sådant sätt att dessa fyra mekanismer alla spelar en nyckelroll, " förklarar Kapur. Detta gäller särskilt när elever tar sig an problem som kan förstås intuitivt men som de fortfarande saknar kunskapen som krävs för att lösa problemet om de inte får lära sig de nya begreppen.

20 procent högre framgångsfrekvens på ETH Zürich

Men ETH Professor Kapurs team gick bortom en metaanalys och testade sin teori direkt i en av de största årslånga kurserna som lärs ut vid ETH, Linjär algebra, som tar in cirka 650 studenter från institutionen för maskin- och processteknik. Kursens struktur följer det traditionella tillvägagångssättet:begrepp introduceras i föreläsningar och tillämpas och utforskas sedan i övningar.

Leds av doktoranden Vera Baumgartner och i samarbete med ETHs matematikprofessor Norbert Hungerbühler, Kapurs team skapade en uppsättning uppgifter som studenterna frivilligt kunde försöka lösa innan fem nyckelföreläsningar varje termin. Målet med övningarna var produktivt misslyckande. Ungefär, sextio procent av eleverna utnyttjade möjligheten och genomförde extraarbetet. Resultaten var imponerande:historiskt sett, drygt hälften av eleverna (55 procent) klarar i genomsnitt kursen. Framgångsfrekvensen bland de studenter som produktivt misslyckades inför föreläsningarna var 20 procent högre, och deras betyg var betydligt bättre. För författarna, detta visar tydligt att de som ägnar sig åt produktiva misslyckanden oftare lär sig mer.