【心理学和AI】2020-07-08Sana, F., Yan, V. X., & Kim, J. A. (2016). Study sequence matters for the induc...

Sana, F., Yan, V. X., & Kim, J. A. (2016). Study sequence matters for the inductive learning of cognitive concepts. Journal of Educational Psychology.

Faria Sana,麦克马斯特大学心理学、神经科学与行为系;Veronica X.Yan,加利福尼亚大学洛杉矶分校心理学系;Joseph A.Kim,麦克马斯特大学心理学、神经科学与行为系


对于不同概念的问题的学习顺序会影响最后对新概念的学习。被试研究了3个不同统计概念的6个不同的问题(一共18个问题),最后测试他们对新的问题的分类能力。

实验一重复了interleaving effect,即将不同概念的问题分开学效果更好。

实验二在问题之间加上间隔时间spacing,对于interleaving

learning降低了效果(交错学习强化了不同概念之间的差异,时间间隔会破坏不同类别间的对比和对差异的学习),提高了blocking learning的效果(时间间隔造成遗忘,之后的再学习会巩固记忆)。

实验三将一次一个问题变为一次三个问题juxtaposition,提高了总体的分类能力,尤其是block learning,验证了假设,一个模块的学习有助于巩固模块间相似处的学习。

所有被试还参与了工作记忆任务,证明序列效应可能和WMC的个体差异有关。高工作记忆的人能够更加积极关注和比较若干问题,也可以更好地从长时记忆中检索之前的类别特征,因此可以完成地受益于interleaving。

Although the majority of the research suggests that interleaved schedules produce greater learning gains than blocked schedules (see Rohrer, 2012 for a review), some research has shown that blocked schedules also have the potential to optimize concept learning.


Interleaving effect是很普遍的:

(1)   数学概念:学习四种不同几何体的体积;问题解决,运用公式解决新问题

(2)   感性类别归纳:艺术家的画,结果可以被重复,并且拓展到蝴蝶种类,鸟类家族,


作者认为interleaving有助于类间差异的发现,block有助于类内相似的学习。并且减少时间间隔有助于差异学习,加上间隔有助于相似学习。并且学习中必须有工作记忆的参与,因为需要记住这个例子和下个例子对比,也需要记住不同类别之间的特征。


将一些例子并置有助于interleaving学习差异,有助于block学习相似。


The discriminative-contrast hypothesis

不同的概念进行比较,区别特征变得显著,有助于概念归纳。


Taylor and Rohrer(2010):被试学习用功两步公式,计算棱柱的四种属性(角,面,边,角度),用interleaving和block学习不同的问题,然后解决新的问题(识别问题类型,回忆公式,解决问题)。Interleaving表现更好,block会用错公式。

Birnbaum(2013):学习蝴蝶的分类。在interleaving学习中加入不相关的填充物,打断不同类别间的对比过程,最后效果的确比没有添加物的效果差。


The commonality-abstraction hypothesis

Carbalho and Goldstone(2014):创建了人工类别,类别内部和类别之间几乎没有相似之处,这时候block学习可以更好地分类。

学习高度可辨别的类别(类别之间的相似性较低)

有助于对内容的深度处理,相似性变得突触,有助于学习者抽象出未来可能的原则

Gentner, Loewentein, and Thompson(2003):比较两个谈判原则案例或者独立研究每个案例,比较可以发现两个案例间的共享结构。



Spacing effect:间隔会促进遗忘,从而更加努力地学习接下来的项目,因此间隔是用遗忘来促进学习。(但是这里指的相同的重复的项目)

Interleaving也可以看做是用不同类别的例子将同一类别的例子隔开了,因此有可能会存在spacing-effect。


Taylor and Rohrer (2010)

Kang and Pashler (2012)

Aaabbbccc VS  abcabcabc  VS a—a—a—b—b—b—c—c—c—

发现interleaving的效益还是存在的,不能完全用间隔效应解释

但是也有研究没有做出blocking benefit,就是间隔后的效益


实验一:

实验一重复了interleaving effect,即将不同概念的问题分开学效果更好。

一共三个统计概念,每个概念都有四个维度,每个概念至少掌握两个维度的特征才能正确反应测试的问题。

Automated Operation Span task(OSPAN)测试工作记忆:同时存储和处理信息:屏幕出现数学运算需要判断是否正确,同时判断后会出现一个字母,2-5次后要求被试回忆字母。


程序:1小时:学习阶段—2分钟分心任务(扫雷)—测试阶段—电子游戏2分钟(宝石)—OSPAN任务

Aaaaaaa-bbbbbb-cccccc VS abcabcabcabcabcabc

每个问题程序20秒,一次一个,空屏1秒。相应概念名字之间出现在问题上方。

主效应显著,interleaving效果更好。同时WMC与概念学习的交互作用显著,从图1中可以看出,WMC更高的,分类成绩也更好。工作记忆可以预测block的结果,但是对interleaving的差别不大,作者解释是,因为interleaving中包含了同类间的间隔,因此可以缓解一部分WMC低的效应。


实验二:

实验二在问题之间加上间隔时间spacing,对于interleaving learning降低了效果(交错学习强化了不同概念之间的差异,时间间隔会破坏不同类别间的对比和对差异的学习),提高了blocking learning的效果(时间间隔造成遗忘,之后的再学习会巩固记忆)。

2×2(spacing VS no-spacing)

Spacing-effect在block学习中的益处有些研究做出了,但是有些没有。本研究的确做出了这样的效应。一种可能的解释是,block的益处与所用类别的性质有关,能够用规则或者特征清楚解释划分的概念更有可能做出spacing-effect。

预测低WMC被试在有spacing的interleaving任务中更容易受到干扰。


程序:

被试随机被分到四个组。每个组的基本程序与实验一一样,但是在spacing组,每个例子之间会插入30秒卡通动漫。

Interleaving组的结果显著好于block组,但是spacing没有显著的主效应,spacing和不同顺序的交互作用显著。无spacing,interleaving组表现更好,但是加上spacing,两组没有显著区别。

Block-spaced条件下,WMC也无法预测,说明加入了间隔,减弱了高低WMC之间的差异。

加入了spacing的interleaved组因为破坏了不同概念之间的对比,更容易受到干扰。因此高低WMC之间的差异变大了。

实验三:

实验三将一次一个问题变为一次三个问题juxtaposition并列,提高了总体的分类能力,尤其是block learning,验证了假设,一个模块的学习有助于巩固模块间相似处的学习。

但是之前的研究并没有很严实的证据证明同时出现是更有优势的。同时预测,同时呈现对记忆的负担更小,对WMC较低的参与者非常有帮助。

程序:

与实验一基本相同。变化是在同时组会一次呈现三个问题,在同一个屏幕上,60秒,后面是3秒的空屏。

两个主效应都显著,即interleaving表现更好,并且同时呈现比顺序呈现更好。但是交互作用不显著。同时呈现的block组的表现的确比顺序呈现的block组表现好,这也可以用,同时比较会更好学习组间共性来解释。

同时的学习概念呈现可以减少记忆负荷,提供更加明确的学习环境,更容易学习概念的特征。

在顺序效应上重复了实验一二的结论。同时出现也可以减小高低WMC被试之间的差异。


讨论:

研究interleaving effect的边界条件。目前研究表明,时间间隔和同时,以及(潜在的)个体WMC会降低效率。

低WMC的被试对不同模式的反应会差异比较大,这可能是高WMC的被试可以更灵活地在不同模式间转换策略。(1)可以在分心的情况下保持对任务相关信息的关注(2)在LTM中成功检索先前概念的编码特征,有更强的检索能力

Interleaving学习是更有效的,spacing可以提高block学习的绩效。概念的同时呈现对分类都有效,尤其是对block学习。

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