Я знаю, что ничего не знаю: как знание о своих когнитивных способностях влияет на эффективность в обучении

Сократический диалог — это метод обучения, при котором учитель задает ряд вопросов ученику, подвергая сомнению устоявшиеся убеждения и тем самым активизируя его мыслительные процессы. В чем был смысл этих вопросов для самого Сократа? Древнегреческий философ делал это, чтобы выявить пробелы в понимании как у ученика, так и у себя самого. Например, можете ли вы назвать планеты Солнечной системы в порядке их удаления от Солнца? Ваш ответ на этот вопрос может быть «да» или «нет». И в этой оценке собственных знаний вы можете быть точны или неточны. Точность такой оценки важна по ряду причин.

Само по себе понимание материала во время чтения научно-популярных статей на «Ноже» или прослушивания лекций на «Постнауке» может быть как хорошим, так и плохим. Важнее всего то, осознаете ли вы, что ваше понимание хорошее (или плохое) или нет, поскольку благодаря осознанию ограничений своих знаний и способностей вы можете управлять ими. Представьте себе студента, читающего страницу учебника и не понимающего ее — и более того, не осознающего, что он ее не понимает. Вера в то, что вы что-то понимаете, когда на самом деле это не так, основывается на некорректной оценке своих знаний и была названа «иллюзией знания». На этой иллюзии построен эффект Даннига — Крюгера, при котором молодые специалисты, как правило, переоценивают собственные знания и компетенции, из-за чего допускают грубые ошибки, тогда как опытные сотрудники, наоборот, могут недооценивать свои знания, имея более реалистичное представление о пределе компетенции в их области. Такая оценка собственных знаний является частью метапознавательной системы.

В процессе обучения важную роль играют наши когнитивные (лат. cognitio — познание) способности: память, внимание, восприятие, воображение, мышление, язык и т. д. То есть когнитивные, или познавательные, процессы — это всё то, что позволяет нам познавать мир и обрабатывать информацию, поступающую из него. Однако этим не ограничивается психическая жизнь человека. Мы не только обрабатываем информацию, которая идет извне, но также обрабатываем информацию, которая есть у нас внутри. Например, такой информацией может быть наша собственная познавательная активность — то, как протекает наше мышление.

Способность наблюдать за собственным мыслительным процессом принято называть рефлексией. Современные когнитивные психологи называют это метапознанием или метакогницией (metacognition).

Ученые связывают метапознание с рядом других способностей — с критическим мышлением, мотивацией и саморегуляцией. Интерес к области метапознания обусловлен исследованиями, показывающими связь между метапознанием и дальнейшим академическим успехом.

В современном мире метакогнитивные навыки становятся ключевыми в обучении, поскольку школа долгое время стремилась дать человеку знание. Сейчас, благодаря интернету, школьнику открыт доступ практически к любому знанию, и с задачей его приобретения он может легко справиться самостоятельно. Поэтому главное, что имеет смысл развивать, — это способность управлять своим собственным познанием на основе знаний о нем. Исследования подтверждают тот факт, что метакогнитивные способности — это мощный предиктор успеваемости. Учащиеся, которые четко различают то, что было изучено ранее, и то, что им еще предстоит выучить, способны лучше сосредотачивать внимание на изучаемом материале. А школьники, отстающие по IQ-показателям, в итоге показывают успеваемость, сравнимую с высокоинтеллектуальными школьниками, поскольку адекватно оценивают свои знания (и их ограничения). Это позволяет им использовать определенные приемы, помогающие компенсировать существующие пробелы. Также, помимо образовательной сферы, метапознание широко исследуется в клинической практике. Многие психические расстройства включают нарушение метакогнитивных процессов. Например, при некоторых типах шизофрении нарушается способность оценивать адекватность своих познавательных процессов, страдает оценка уверенности в своих действиях.

Влияние стереотипов на метакогниции

На оценку собственных знаний могут влиять разные факторы, в том числе социальные стереотипы.

Чаще исследования касаются гендерных, расовых или этнических стереотипов и их влияния на процесс решения задач, такое влияние называется стереотипной угрозой (stereotype threat). В рамках гендерных стереотипов женщины хуже играют в шахматы, решают математические задачи и управляют людьми. В результате девушки, которым в экспериментах прямо или косвенно напоминают об этих стереотипах, действительно хуже справляются с этими задачами, чем девушки, которым не напоминают о том, что они плохие игроки в шахматы. Жертвой стереотипной угрозы могут стать и определенные профессиональные группы людей.

В качестве примера можно взять относительно недавнее исследование, проведенное на 94 студентах-психологах из «Вышки», которые только приступили к изучению статистики.

Эксперимент показал, что, несмотря на то что современное психологическое образование обязывает проходить курс математических методов и статистики, влияние стереотипа о том, что психологи, будучи людьми гуманитарной специальности, плохо справляются с решением математических задач, работает как самосбывающееся пророчество.

Одной группе студентов давали послушать лекцию о том, что психологи действительно неспособны к математике и хуже справляются с решением задач, тем самым актуализируя у них негативные стереотипы о способностях психологов; а другая группа не слушала подобную лекцию. Далее обеим группам давали математические задачи. Оказалось, что первая группа, которая была подвержена актуализации негативных стереотипов, и правда хуже решала задачи. В том числе это может объясняться мотивацией избегания. Сталкиваясь с негативными стереотипами о социальной группе, частью которой человек является, он склонен прикладывать меньше усилий к решению задач. На этом построена так называемая выученная беспомощность.

Метапознание — это знание о знании. Да, звучит рекурсивненько

Итак, метапознание — это знание о знании. И основанное на этом знании умение управлять своими когнитивными процессами. Сам термин «метапознание» ввел Джон Флейвелл, будучи учеником Жана Пиаже, известного швейцарского психолога. Пиаже исследовал человеческий интеллект и развитие когнитивных способностей у детей, Флейвелл же, продолжая его линию, пытался понять, каким образом ребенок получает знание о своем познании и как он может его эффективно использовать. А именно он изучал, каким образом дети применяют те или иные стратегии для запоминания. Выбор стратегий Флейвелл назвал метапамятью — это то, что позволяет управлять непосредственно самим процессом запоминания. Флейвелл разделил компоненты метапознания на метакогнитивные знания и метакогнитивные навыки, позволяющие регулировать наши когнитивные функции.

Метакогнитивное знание — это совокупность знаний человека о своих личностных характеристиках и их влиянии на процесс решения задач (например, рабочих или учебных). К нему относится знание о своих способностях по сравнению с другими людьми (Миша лучше меня в математике, а я лучше Миши в когнитивной психологии), суждения и убеждения о том, какие факторы влияют на успешность познавательной деятельности. Например, я знаю, что я лучше пишу тексты, когда высплюсь и хорошо поем. Однако я также знаю, что хуже играю на кларнете, когда чувствую давление горы дедлайнов, из-за чего у меня повышается тревожность. В том числе к метазнанию можно отнести то, что я знаю про свои когнитивные функции в общем: про свою память (какая память у меня развита лучше: слуховая, зрительная, смысловая? как долго я должна повторять информацию, чтобы она закрепилась в памяти?), про свое внимание (как долго я могу фокусировать внимание и быть сконцентрированной?), про свое мышление, про свои способности в целом.

Метакогнитивное знание также может быть неосознанным и автоматическим, а может быть и осознанным. Например, эксперты в какой-либо области, скажем профессиональные игроки в шахматы, часто не могут дать реалистичный отчет о том, как они выбрали ту или иную стратегию ходов, потому что из-за большого опыта делали это автоматически.

С другой стороны, мы говорим про метакогнитивные навыки или умения, которые относятся к процессуальным знаниям. Процессуальные знания — знания, необходимые для процесса регуляции и контроля учебной (или любой другой интеллектуальной) деятельности. В этой регуляции Флейвелл выделил три основных процесса:

1. планирование: постановка целей, чего я хочу достигнуть, что я хочу освоить и как;
2. мониторинг: наблюдение за тем, насколько эффективно я приобретаю новое знание;
3. оценка: сопоставление с искомым результатом наличного результата при решении каких-либо задач.

И метазнание, и метанавыки сейчас очень хорошо изучены, но в метакогнитивной сфере, помимо этого, выделяют еще три важных компонента:

1. Метакогнитивные переживания — это чувства, возникающие в связи с тем, насколько эффективно или неэффективно я решаю задачу. Когда я чувствую, что я в тупике при решении задачи, — это тоже проявление метакогнитивного переживания. Такие переживания нужны нам на всех этапах решения любой задачи: они позволяют оценить решаемость задачи — я вообще могу справиться с ней или нет? Я двигаюсь в правильном направлении или в неправильном?
Когда Пушкин возглашает: «Ай да Пушкин, ай да сукин сын!» — по поводу написания им произведения «Борис Годунов» — это не что иное, как яркое проявление метакогнитивных переживаний.

2. Знания о типах задач — знания о том, какие задачи я решаю хуже, а какие лучше; как я обычно справляюсь с решением определенной задачи. Разные люди могут выполнять одну и ту же задачу по-разному. Например, Маша, будучи проектным менеджером, для реализации какой-либо идеи обратится за социальной поддержкой и применит ряд эвристических техник со своими коллегами (например, брейншторминг) для улучшения плана проекта. А Олег делегирует проект немотивированному сотруднику, который пробьет все дедлайны, не вернет деньги, а потом пришлет оправдание для Олега в паблик «оправдание для Олега». В этом смысле Маша обладает метакогнитивным преимуществом перед Олегом.

3. Знания о стратегиях — знания о стратегии управления собственным познанием. Как я буду решать задачу? С чего начну, а что оставлю на потом? Насколько долго мне стоит возиться с задачей одного типа, чтобы осталось время на эффективное решение задачи другого типа? Как распределить внимание между задачами, зная, сколько усилия каждая из них требует от меня?

Один из ключевых навыков в современной жизни — многозадачность. Жизнь в условиях многозадачности возможна только благодаря эффективному использованию метастратегий, благодаря тому, что мы знаем, каким образом мы можем эффективно совмещать разные виды деятельности. Хорошо известно, что многозадачность тренируема и ее можно развить с помощью развития метакогниций.

Существуют и другие теоретические модели метапознания. Однако общим для большинства из них является то, что они сталкиваются с проблемой гомункулуса (гомункулус — «маленький человек»). Существует агент высшего порядка, который наблюдает за когнитивной системой и управляет ею, одновременно являясь ее частью. Это классическая проблема гомункулуса, или парадокс Конта: человек не может разделить себя надвое — на того, кто думает, и того, кто в это время наблюдает за тем, как другой думает. Проблема гомункулуса предполагает, что для сознательного управления своими когнитивными функциями необходим какой-то наблюдающий внутренний мыслительный процесс агент. При этом остается открытым вопрос, кто управляет самим наблюдающим агентом. Выходит, что для объяснения работы гомункулуса нам необходимо постулировать существование в психике гомункулуса еще меньших размеров, а для того еще меньших и так до бесконечности.

Вопрос о том, можно ли разделить познание и метапознание, является не просто академическим, а философским. Так или иначе, ученые приходят к выводу, что метапознание опирается на познание. Очень трудно обладать адекватными метакогнитивными знаниями о своих компетенциях в предметной области без существенных (когнитивных) знаний, специфичных для предметной области.

Также есть исследования из области нейронаук, подтверждающие наличие отдельных зон мозга, коррелирующих непосредственно именно с метакогнициями. Это префронтальные области мозга. Это согласуется с данными, показывающими, что метапознавательные процессы начинают развиваться быстрее в подростковом возрасте, когда в том числе идет активное созревание префронтальной коры. В экспериментах исследователи с помощью неинвазивного метода транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС) намеренно воздействовали на эту часть мозга. При такой стимуляции удавалось варьировать метакогнитивный процесс (влиять на степень уверенности в том, что человек воспринимал).

Если говорить про теории интеллекта, то в теории Штернберга метапознание играет решающую роль и высоко коррелирует с интеллектуальными показателями: чем выше способность наблюдать, оценивать собственные знания и планировать решение самых разных задач на основе этих знаний, тем выше интеллект. Однако, как показывают те же самые исследования, интеллект не определяет всецело метакогнитивные функции, а только коррелирует с ними на определенном этапе развития.

Существует также иерархическая модель Тобиаса и Эверсона. У этих авторов метапознание — это комплекс умений и навыков. Навык мониторинга знания является предпосылкой для всех других и находится в основании иерархии. Мониторинг знания предполагает способность человека знать о том, что он знает и чего не знает. То есть оценка обучения, выбор соответствующих стратегий обучения или планирование будущих учебных действий не могли бы происходить без точного мониторинга знаний.

Нельсон попытался объединить имеющиеся постулаты в одну теорию. Он отделил объектный уровень, на котором происходит когнитивная деятельность, от метауровня, который управляет объектным уровнем. Информация о состоянии объектного уровня передается на метауровень через процессы мониторинга, в то время как инструкции с метауровня передаются на объектный уровень через процессы управления. То есть при ответе на вопрос «В каком году произошло крещение Руси?» вы можете начать сомневаться в точности ваших знаний, производя на метакогнитивном уровне мониторинг знания о дате крещения Руси. Из-за этих сомнений и неуверенности вы, скорее всего, загуглите информацию или каким-то другим образом восполните пробел, что отрегулирует объектный уровень, на котором происходит когнитивная деятельность.

Таким образом, если ошибки возникают на объектном уровне, процессы мониторинга уведомят об этом метауровень и процессы управления будут активированы для устранения проблемы.

Это кажется элегантной и простой моделью, включающей как метакогнитивные знания, так и навыки.

Метапознание есть и у non-humans

Классические искусственные нейронные сети могут научиться классифицировать объекты на разные типы. А метакогнитивные нейросети работают так: одна сеть учится выполнять задачу классификации, а вторая учится на данных первой сети предсказывать, правильно ли та отвечает или нет. То есть вторая сеть учится оценивать уверенность познавательного процесса другой сети. Такие модели демонстрируют схожие с человеческими метакогнитивные паттерны. Или пример из области искусственного интеллекта. В 2011 году суперкомпьютер на базе искусственного интеллекта Watson фирмы IBM обыграл сильнейших англоязычных игроков в Jeopardy.

В компании IBM есть целый отдел, который занимается тем, чтобы научить искусственный интеллект правильно оценивал свои ответы на задачи.

Особый интерес представляет сравнение метакогнитивной эффективности у разных видов животных. В тестах на восприятие было показано, что обезьяны, дельфины и крысы либо отказываются от испытаний, которые кажутся им сложными, либо демонстрируют уверенность в своих «ответах» после выполнения задания. Было также проведено исследование на голубях — к сожалению, они не показали аналогичных результатов.

Как развивать метапознание в школе

«Представьте себе ребенка, который задается вопросом о том, зачем ему знание о столице Гондураса. Вот тут и начинается пугающая и беспощадная рефлексия. Именно этот мотивационный фактор (зачем я что-то изучаю) может решительно повысить качество и эффективность обучения».

М. Фаликман

Ученые сходятся в том, что метапознание важно для учащихся всех возрастов. Это приводит к вопросу о том, как можно развивать метакогнитивные навыки и привычки в школе или любых других образовательных учреждениях.

Метакогнитивные знания и навыки уже развиваются в дошкольном возрасте на самом базовом уровне, но становятся более сложными и академически ориентированными всякий раз, когда формальное образование требует использования метакогнитивного репертуара.

Большинство учащихся спонтанно перенимает метакогнитивные знания и навыки от своих родителей, сверстников и учителей. Однако метапознанию можно обучать для повышения эффективности обучения.

Когда преподаватель думает вслух, особенно во время решения задач, эти вербализованные стратегии мыслительного процесса могут быть усвоены учащимися. Это называется когнитивным моделированием или «деланием мышления слышимым».

Точно так же, как учителя должны моделировать метапознание, взаимодействие между учащимися должно использоваться для развития их метакогнитивных способностей. Если студентов поощрять и направлять к совместному критическому мышлению, то их устные рассуждения сделают их метапознавательные функции доступными друг для друга.

Как правило, учитель спрашивает школьника: «Что ты узнал?» Обращение к метапознавательным процессам начинается с других вопросов:

1. Как ты узнал? И здесь школьник начинает рефлексировать, как работали его мыслительные процессы: память, внимание.
2. Зачем ты это узнал? Другими словами: где может быть востребовано это знание? Эти вопросы напрямую выводят нас на проблему мотивации — того, что современному школьнику чаще всего не хватает.

Для эффективного решения рабочих, проектных, учебных, межличностных задач человек должен понимать свои собственные ограничения и собственные способы управления когнитивными способностями. Метапознание в образовании — это про индивидуализированный подход, при котором преподаватель делает свое мышление «слышимым» для учащихся, что способствует их собственному мыслительному процессу через усвоение.