סביבה ממוחשבת מטה-קוגניטיבית: גישה חדשנית להתמודדות עם בעיות מתמטיות

ד"ר אסתר קאפח

תקציר
מטרת ההרצאה הינה להציג סביבה ממוחשבת חדשנית בשם "פתרון בעיות ללא בעיות", שנוצרה לאור כשלים רבים של לומדים המדווחים על ידי חוקרים בספרות ומורים מן השדה, ולענות על השאלות האם ניתן לסייע לפותרי בעיות להצליח במשימה? וכיצד?
התמודדות עם קשיי תלמידים בפתרון בעיות, נעשתה בתוך הסביבה על ידי שימוש בתמיכה מטה-קוגניטיבית במהלך הפתרון ובסיומו. במסגרת התוכנית יושם מודל מטה-קוגניטיבי לפתרון בעיות מילוליות המספק תמיכה מטה-קוגניטיבית לכל אורך התהליך של פתרון בעיה מילולית: זיהוי, ייצוג, תכנון, ביצוע התכנון והערכת הביצוע. נוסף לכך, התוכנית מספקת הנחיה מטה-קוגניטיבית בתום התהליך באמצעות שני סוגי משוב מטה-קוגניטיבי, משוב מנחה ומשוב מתקן, שלא נעשתה ביניהם הבחנה בספרות ולא הופעלו במתכונת המוצעת בעבודה הנוכחית. גישה זו מתבססת על ההנחה, שתמיכה מטה-קוגניטיבית בתהליך פתרון הבעיה ובסיומה, יוביל לשיפור היכולת לייצג נכונה את הבעיה לתכנן את הפתרון, להגיע לתוצאות חיוביות ולהעריך את תוצאות הפתרון לאור תנאי הבעיה. ישום המודל באמצעות המחשב (ראו דוגמה, איור 1) נחוץ בשל מורכבות האינטראקציה בין הרכיבים, חיוניות המשוב המיידי הניתן על כל בעיה, מינהל הלמידה המתבצע על כל לומד בנפרד, נתינת השאלות המטה-קוגניטיביות בזמן המתאים ובהתמדה והבזקת שאלות המשוב בהתאם לסוג התשובה באופן עקבי ושיטתי. מספר מטרות הנחו את בנייתה של הסביבה הממוחשבת, למשל, 1. הקניית אסטרטגיה להפעלת תהליכי-על של פיקוח ובקרה בכל שלב משלבי פתרון בעיה באמצעות השאלות המטה-קוגניטיביות המנחות הניתנות לכל אורך תהליך הפתרון. 2. פיתוח משוב עצמי, בקורת עצמית של הלומד ופיתוח המודעות לשאול שאלות מתקנות במקרה של טעות לאור העובדה, שמשוב המסתפק בידע של תשובה נכונה אינו אפקטיבי דיו ללמידה  (Morrison et al. 1995). 3. פיתוח יכולת לאיתור הרעיון המרכזי של הבעיה לאור העובדה, כי פתרון בעיה מילולית מתמטית מתבסס על אינטראקציה של הבנת טקסט (ידע לינגויסטי), הבנת סיטואציה (ידע עולם) והבנה מתמטית (ידע מתמטי). 4. פיתוח יכולת לזהות את מבנה הבעיה בשל העובדה, כי המבנה מספק גשר בין הטקסט לבין הפתרון הכמותי  (Hall et al. 1989). 5. הקניית אסטרטגיה למיפוי מילולי תוך התמודדות עם ניתוח טקסט מילולי-מתמטי בעקבות הטענה כי לתלמידים יש בעיה בשלב ההבנה של השאלה (Lewis & Mayer, 1987).
סביבה זו הינה בעלת חשיבות לשלושה סוגי אוכלוסיות: א. למורי המורים המלמדים פתרון בעיות מילוליות במכללות. סביבה ממוחשבת זו מספקת להם כלים בהוראת נושא הידוע ברמת הקושי שלו. ב. למורים המלמדים בבתי הספר בפועל את הנושא. התוכנה מספקת מאגר של 55 בעיות מילוליות מסוגים שונים, מוכנות ומעובדות להפעלה בכיתותיהם. כמו כן, סביבת עבודה זו מקלה עליהם את עומס ההוראה ומותירה בידם זמן פנוי לטיפול באירועים השוטפים במהלך השיעור במעבדה. ג. לתלמידים - התוכנית נועדה לסייע בהתמודדות עם קשיים בפתרון בעיות מילוליות במתמטיקה ומאפשרת להם להזדקק פחות למוריהם בתהליך הלמידה. הגברת יכולת ההתמודדות העצמית של תלמידים עם פתרון בעיות מעניקה לתלמידים תחושת בטחון עצמי, ורמת הצלחה גבוהה החשובים בהפחתת חרדה ממתמטיקה.

איור 1: מסך דף הטיוטא

מקורות

קאפח, א' (2002). השפעת הנחיה ממוחשבת על תיפקוד מטה-קוגניטיבי בתהליך פתרון בעיה מתמטית, מגמות, מ"ב, 121-103.

קאפח, א' (2002). סביבה ממוחשבת מטה-קוגניטיבית: גישה חדשנית להתמודדות עם פתרון בעיות מתמטיות. דפי יוזמה, 1, 140 – 159.

קאפח, א' (1998). אסטרטגיות קוגניטיביות לפתרון בעיות – מחקר השוואה: אסטרטגיית סכל"ב לעומת אסטרטגיית מיפוי הבעיה, דפים, 27, 41-58.

Hall, R., Kibler, D., Wenger, E. & Truxaw, C. (1989). Exploring the episodic structure of algebra story problem solving. Cognition and Instruction, 6, 23-283.

Lewis, A. B. & Mayer, R. E. (1987). Students' miscomprehension of  relational statements in arithmetic word problems. Journal of Educational Psychology, 79(4), 363-371.

Kapa, E. (2007). Transfer from structured- to open-ended problem solving in a computerized metacognitive environment. Learning and Instruction, 17, 688-707.

Kapa, E. (2001). Metacognitive support during the process of word-problem solving in a computerized environment. Educational Studies in Mathematics, 47, 3, 317-336.        

Kapa, E. (1999). Problem-solving, planning ability and sharing processes with Logo environment. Journal of Computer Assisted Learning, 15, 74-85.

Mevarech, Z. R. Kapa, E. (1996). The effects of problem solving based Logo environment on children’s information processing components.British Journal of Educational Psychology, 66, 181-195.

Morrison, G. R., Ross, S. M., Gopalakrishnan, M. & Casey, J. (1995). The effects of  feedback and incentives on achievement in computer based  instruction. Contemporary Educational Psychology, 20, 32-50.