Tecnologie per l'apprendimento - Appunti

Cap. 1. Introduzione allo studio del processo di apprendimento

L’apprendimento è un processo di acquisizioni e trasformazioni di conoscenze e abilità che si manifesta in un soggetto per effetto di esperienze reiterate nel tempo.

L’apprendimento non riguarda solo le conoscenze, ma anche gli atteggiamenti, le abitudini e i valori. È influenzato da diverse variabili, dagli stati emotivi e motivazionali del soggetto, e dall’ambiente.

Apprendimento esperienziale è legato ad un contesto ed è basato sul fare.

Apprendimento intenzionale il soggetto ha un obiettivo o uno scopo da raggiungere.

Apprendimento accidentale si impara per caso senza uno scopo.

Apprendimento spontaneo si impara senza accorgersi.

Apprendimento = interazione con l’ambiente + esperienza.

L’apprendimento implica dei modi nuovi di agire o reagire alle situazioni, favorisce l’adattamento del soggetto all’ambiente.

L’apprendimento è un processo complesso che avviene in un contesto storico, culturale e sociale. Vengono implicati gli stati emotivi, i sentimenti, le emozioni, i ricordi. Ogni apprendimento è il tentativo di adeguamento di un individuo ad un ambiente esterno, ad un contesto sociale.

L’apprendimento non può essere considerato come un processo isolato e distante dal contesto sociale. Nella vita quotidiana gli individui regolano i loro comportamenti in base alle osservazioni delle conseguenze delle loro azioni, constatando quali ottengono successo e quali no (Bandura 1977).

Gli esseri viventi apprendono fin dai primi giorni di vita, apprendimento e sviluppo fisiologico sono strettamente connessi. Non tutti i cambiamenti possono essere attribuiti a dei processi di apprendimento, talvolta dei cambiamenti comportamentali osservabili sono frutto dello sviluppo ontogenetico. La maturazione riguarda lo sviluppo delle strutture biologiche della specie a cui si appartiene, un processo innato che non viene influenzato da stimoli esterni.

L’approccio della neuroscienza cognitiva nella psicologia dell’apprendimento

Nel 1998 l’articolo di Byrnes e Fox argomentava l’importanza della ricerca sul funzionamento del cervello nelle neuroscienze cognitive. La neuroscienza cognitiva è un nuovo approccio allo studio dell’apprendimento, che si è delineato negli ultimi anni.

L’apprendimento ha un fondamento biologico, in quanto ad ogni esperienza i neuroni creano dei collegamenti intercellulari (neurotrasmettitori) con altri neuroni all’interno della stessa area cerebrale (sinapsi).

Il termine sinapsi fu introdotto nel 1879 dal fisiologo Charles Sherrington per descrivere lo specifico collegamento tra due neuroni.

L’apprendimento induce i neuroni a formare nuove connessioni nervose e ad apportare così dei cambiamenti al cervello. L’esperienza e l’apprendimento dunque possono indurre a una modifica permanente delle sinapsi, cioè al collegamento tra i due neuroni.

Donald O. Hebb (1959) affermava che la capacità del cervello di generare un pensiero coerente derivava dall’organizzazione spazio-temporale dei suoi neuroni definita “cell-assembly”. L’assemblea cellulare è una catena chiusa di neuroni interconnessi tra di loro in modo tale che mandando un segnale ad un singolo neurone l’intera catena rimane attiva, prolungando così l’apprendimento.

Gli studi sugli invertebrati, la lumaca di mare Aplysia, di Eric Kandel (1976) hanno fornito indicazioni importanti sui meccanismi molecolari alla base dell’apprendimento associativo e non associativo. Emergeva che se uno stimolo tattile veniva ripetuto più volte, il riflesso di ritrazione dell’animale andava incontro all’abituazione o alla sensibilizzazione.

L’abituazione corrisponde a un rilascio sempre minore dei neurotrasmettitori e dunque ad una connessione sinaptica tra neuroni meno efficace. Dopo una serie di stimoli l’animale comprende la natura poco significativa dello stimolo e inizia ad ignoralo.

La sensibilizzazione potenzia la comunicazione tra cellule sensoriali e cellule motorie. Se l’animale viene stimolato ripetutamente in modo nocivo questo comporta una modificazione plastica delle sinapsi che collegano i neuroni sensoriali ai neuroni motori.

L’esperienza compiute nella quotidianità vanno a influenzare:

• Le connessioni neuronali (cioè i messaggi che si scambiano le cellule che compongono il tessuto delle strutture cerebrali).
• Le funzioni (la quantità di neurotrasmettitori rilasciati).
• La struttura (l’espansione o la riduzione delle funzioni).

La plasticità neuronale si ha quando il cervello inizia a elaborare le informazioni sensoriali provenienti dall’esterno, questo avviene in tutto l’arco della vita anche se l’incidenza maggiore si ha durante l’infanzia. Subito dopo la nascita il numero di neuroni rimane pressoché invariato ma aumentano in modo esponenziale i loro prolungamenti e le loro connessioni (sinapsi). Nello studio dello sviluppo viene considerato il numero dei neuroni ma soprattutto l’entità delle loro connessioni.

Nelle ricerche sulla plasticità del cervello ha suscitato sempre più interesse il modo in cui l’esperienza interagisce con le strutture cognitive.

L’apprendimento e i suoi processi cognitivi

L’approccio comportamentista ha dato rilievo ai comportamenti osservabili e all’ambiente che regola e determina l’apprendimento in tutta la sua complessità. L’approccio cognitivista (Human Information Processing) dà rilievo ai processi cognitivi messi in atto dall’uomo nell’elaborare le informazioni. L’interesse di ricerca si amplia alla memoria e alla sua capacità di immagazzinare e organizzare le informazioni.

Atkinson e Shiffrin elaborarono il sistema di 3 magazzini di memoria dentro i quali fluiscono le informazioni.

Le conoscenze immagazzinate nella memoria furono oggetto di studio dello psicologo J. R. Anderson (1976) che fa una prima distinzione tra:

• Conoscenza dichiarativa riguarda i nomi, i significati, le regole, viene presentata da una rete semantica fatta di nodi e di relazioni tra i nodi.
• Conoscenza procedurale riguarda la modalità e le procedure per eseguire un compito.

Il legame tra memoria e conoscenza porta Anderson (1977) a sviluppare la nozione di schemi. Sulla base alle proprie esperienze l’uomo costruisce degli schemi. Gli schemi organizzano le informazioni in entrata, ci aiutano a recuperarle e a utilizzarle.

Schemi = «i mattoni di costruzione dell’attività conoscitiva».

La nozione di schemi di Rumelhart e Norman (1978) conduce a tre forme di apprendimento.

L’apprendimento per accrescimento si ha quando si immettono nuove informazioni su schemi già esistenti che vengono così ampliati e arricchiti.

Apprendimento per sintonizzazione si ha quando uno schema si modifica parzialmente per adattarsi alle nuove situazioni e progressivamente si affina.

Apprendimento per ristrutturazione si ha quando lo schema già esistente non è adeguato ad accogliere le nuove informazioni, e diventa necessario organizzare o costruire nuovi schemi.

L’apprendimento è un processo attivo che si basa sulle conoscenze ma anche sulle strategie. Le strategie sono tecniche e comportamenti messi in atto per facilitare, ottimizzare e velocizzare il proprio processo di apprendimento; sono utilizzate per affrontare un compito e raggiungere l’obiettivo; sono personali e devono intercalarsi nel contesto e nell’ambiente di apprendimento per promuovere una gestione sempre più autonoma, flessibile e creativa dell’apprendimento.

La gamma di strategie può essere sintetizzata in tre macro aree:

• Strategie cognitive implicano delle operazioni mentali complesse come associare, dedurre, classificare, trasformare, formulare ipotesi ed elaborare informazioni.
• Le strategie metacognitive hanno un raggio di azione più ampio e più generale in quanto riguardano il controllo e la gestione del proprio apprendimento, il programmare, il pianificare, il valutare.
• Le strategie socio-affettive invece riguardano la gestione del rapporto con se stessi e le relazioni con gli altri, dunque ha una valenza sociale.

Cap. 2. Il comportamentismo e le teorie del condizionamento

Le origini del comportamentismo

Il comportamentismo viene fatto risalire al 1913, quando lo psicologo Watson, pubblica negli Stati Uniti un articolo, nel quale viene enunciato il rapporto tra comportamento e psicologia. L’oggetto di studio non è più la coscienza e il vissuto dell’individuo, ma il comportamento in quanto oggettivamente osservabile e misurabile.

Soltanto i comportamenti, direttamente osservabili, da quelli più semplici a quelli più complessi, espressione dell’adattamento del soggetto all’ambiente, possono costituire oggetto di studio della psicologia. Il comportamento è conseguente ad uno stimolo ambientale e perciò oggetto di studio della ricerca empirica e sperimentale. La ricerca infatti permette di rilevare come a certe condizioni (stimoli) avvengano determinate risposte (comportamenti) e studiarne le relazioni.

Le teorie comportamentiste si basano prevalentemente sull’apprendimento inteso come:

• Acquisizione di nozioni necessarie all’individuo per migliorare l’adattamento all’ambiente.
• Associazione meccanica tra stimolo e risposta (principio associazionista).

Watson prendendo spunto dagli studi del fisiologo Pavlov, ritenne il condizionamento il principio per spiegare il comportamento non solo animale ma anche umano. Per dimostrare questa sua teoria condusse insieme alla moglie Raynor (1920) un esperimento sul piccolo Albert, finalizzato a dimostrare che la paura può essere la conseguenza di un condizionamento ambientale e ritenendo di poter addestrare il bambino attraverso il condizionamento.

Esperimento sul piccolo Albert: Albert, un bambino di appena un anno, durante il gioco, mentre stava volutamente accarezzando un topolino bianco venne spaventato da un forte rumore (provocato dai ricercatori). La situazione fu ricreata più volte condizionando il bambino, che in presenza del topolino bianco incominciava a piangere disperatamente. I ricercatori osservarono che il bambino generalizzò la sua paura ad altri animali dal pelo bianco. Emergeva che la paura può essere appresa, e dunque il comportamento del bambino veniva condizionato da uno stimolo ambientale.

Watson spiegava così uno dei principi chiave del comportamentismo, il condizionamento.

Condizionamento

Il termine indica il meccanismo in base al quale un’associazione ripetuta di uno stimolo neutro (rumore) con una risposta (il pianto) non direttamente correlata allo stimolo, ha come conseguenza la presenza della risposta dopo tale stimolo.

Agli inizi del 1900, Pavlov, un fisiologo russo, pubblicava i risultati di alcuni suoi esperimenti sul condizionamento del comportamento degli animali, definendo così i meccanismi del condizionamento classico.

Esperimento sul condizionamento classico di Pavlov sul cane.

In sintesi Pavlov con il suo esperimento dimostrò che uno stimolo neutro come il campanello, associato ad uno stimolo incondizionato, (cibo) è in grado di sviluppare una risposta condizionata (salivazione). Pavlov evidenzia alcuni aspetti peculiari che caratterizzano il condizionamento: rafforzamento, generalizzazione, estinzione e il recupero.

Rafforzamento: più è frequente e regolare il rapporto tra stimolo incondizionato (cibo) e stimolo condizionato (campanello), più è probabile il condizionamento della risposta.

Generalizzazione: una risposta condizionata segue uno stimolo che è simile a quello condizionato ma non è uguale.

L’estinzione: se uno stimolo condizionato per un po’ di tempo non viene più associato a quello incondizionato, la risposta tenderà a diminuire fino a scomparire.

Recupero: una risposta condizionata è spontaneamente recuperata, dopo un periodo di riposo e senza ulteriori condizionamenti.

La legge dell’effetto di Thorndike

Un contributo sicuramente interessante al concetto di condizionamento fu apportato da Thorndike. Le diverse situazioni sperimentali ideate da lui lo indirizzarono verso la teoria del condizionamento strumentale. Secondo la sua teoria l’apprendimento avviene per tentativi ed errori, seguono la “legge dell’esercizio” e la “legge dell’effetto”.

Legge dell’esercizio: l’apprendimento è graduale e tende a migliorare con la ripetizione delle prove.

Legge dell’effetto: la creazione di legami associativi tra uno stimolo e una risposta dipende dalle conseguenze che seguono la risposta.

Al termine dell’esperimento Thorndike considera l’apprendimento del gatto una procedura di tipo non intelligente, ma un processo per prove ed errori che lo indirizzava gradualmente ad attuare una sequenza comportamentale appropriata conducendolo ad un certo risultato. L’apprendimento si sviluppa gradualmente attraverso una serie di tentativi ed errori, ma solo dopo il primo successo il comportamento non è più casuale e il tempo impiegato dal gatto per uscire dalla gabbia diminuisce considerevolmente.

Secondo la legge dell’esercizio maggiori sono le prove somministrate minore è il tempo di permanenza del gatto all’interno della gabbia. Secondo la legge dell’effetto, tra tutte le risposte casuali date dal soggetto viene selezionata la sequenza che esordisce delle conseguenze positive.

Nel condizionamento operante studiato da Thorndike, la risposta è un’operazione che l’animale compie sull’ambiente per raggiungere uno scopo, il comportamento dell’animale è di fatto strumentale alla ricerca di una ricompensa, tale condizionamento venne definito dallo stesso studioso, condizionamento strumentale.

La teoria del rinforzo nel condizionamento operante

Skinner, uno dei maggiori esponenti del comportamentismo, sviluppò la teoria del condizionamento operante, riprendendo da Thorndike le idee sulla legge dell’effetto, e distaccandosi dalla teoria del condizionamento classico maturata da Pavlov. Skinner mise in evidenza come la frequenza di un comportamento dipende dalla conseguenza che esso provoca.

Per giungere a tale teoria condusse degli esperimenti, sul comportamento di alcuni animali posti all’interno di una scatola, la “Skinner Box”, nella quale lo sperimentatore aveva il pieno controllo dell’ambiente in cui l’animale si trovava.

Dall’esperimento Skinner dedusse che la risposta non è legata allo stimolo dato, semmai è legata alla possibilità di ricevere una ricompensa che in questo caso funziona da stimolo per riproporre il comportamento. Il comportamento dell’animale quindi è volontario. Skinner definì rinforzo la conseguenza di un comportamento che rende più probabile che il comportamento sia riprodotto di nuovo. Considerò il rinforzo positivo come il principale condizionatore dell’apprendimento.

Il condizionamento operante di Skinner include:

• Rinforzo positivo: il verificarsi di una situazione piacevole. Presentato uno stimolo desiderabile (cibo) si ha l’aumento di un comportamento. Il rinforzo può agire su bisogni primari (cibo, sonno) o secondari (complimenti, carezze).
• Rinforzo negativo: consiste nella cessazione di una situazione piacevole. Può agire su bisogni primari (togliere la corrente elettrica) o secondari (far uscire dalla Skinner box).
• Punizione: stimolo negativo (scarica elettrica) che ha un’azione diretta sul comportamento scoraggiandone la ripetizione.
• Estinzione: se si smette di fornire dei rinforzi ad un comportamento, progressivamente si giunge all’estinzione del comportamento stesso.

L’efficacia del rinforzo dipende anche dall’intervallo che intercorre tra la risposta e la somministrazione della ricompensa o punizione. Se il rinforzo è immediato avrà più valore, se viene somministrato con notevole ritardo può inficiare l’apprendimento.

Il rinforzo può essere continuo o intermittente. Il rinforzo è continuo quando il numero dei rinforzi è pari a quello dei comportamenti. Il rinforzo è intermittente quando ad ogni comportamento non corrisponde una ricompensa immediata, ma può essere soggetta a delle variabili che riguardano il numero dei rinforzi o la natura del rinforzo.

Skinner dalle sue osservazioni trasse la conclusione che il comportamento viene mantenuto per più tempo, e l’estinzione risulta più lenta se il rinforzo viene erogato in modo non continuo e con delle variabili.

Modellaggio (shaping) è un rinforzo progressivo di comportamenti semplici per giungere gradualmente a ottenere un comportamento complesso finale. Consiste nell'addestramento all'acquisizione di comportamenti nuovi e particolarmente complessi. Vengono premiati in maniera progressiva tutte le risposte che si avvicinano a quella desiderata, la ricompensa aumenta man mano il soggetto si avvicina al comportamento voluto.

Cap. 3. Cenni teorici sulla psicologia della Gestalt

Gestalt: la psicologia della forma

La psicologia della Gestalt, definita anche psicologia della forma, nasce in Germania intorno agli anni 20. Tra i suoi maggiori esponenti: Wertheimer (1880-1943), Kohler (1886-1941) Koffka (1887-1967) Lewin (1936-1951). Si occupano principalmente di percezione e pensiero.

La data di nascita della Gestalt è fatta risalire al 1912, anno in cui Wertheimer pubblica il suo lavoro sul movimento stroboscopico, o “movimento apparente” o “effetto phi”.

Esperimento «effetto phi»: consiste nel porre due luci (stimoli) in un tabellone, che si illuminano in modo alternato, secondo un determinato intervallo temporale. Se l’intervallo temporale aumenta si ha l’impressione di due stimoli immobili, che si illuminano ora l’uno ora l’altro, se invece l’intervallo temporale diminuisce, il soggetto non percepisce due luci immobili, ma un'unica luce in movimento dalla prima alla seconda posizione.

Si nota che sulla base della relazione temporale tra i due stimoli presentati le percezioni dell’osservatore sono diverse. “Il tutto è più della somma delle parti” (Zerbet