Előhívási vagy tesztelési hatás

Kutatások kimutatták, hogy a hosszú távú tudás titka az előhívás. Amennyiben a megtanult anyagot nem hívjuk elő tudatosan, az újonnan megszerzett tudás mintegy felét napokon vagy heteken belül elfelejtjük (Ebbinghaus, 1913; Averell és Heathcote, 2011; Murre és Dros, 2015). Az előhívás a felejtés ellen hat. Az előhívásos, vagy más néven teszteléses tanulás olyan tanulási stratégia, ahol nem arra összpontosítunk, hogy az információ "bekerüljön" a diák fejébe, hanem arra, hogy az információt "elő tudjuk nyerni" onnan. A teszteléses tanulás bármilyen olyan tevékenységre utalhat, mint például tanórai kérdések, kvízek, tanulókártyák, tesztek és vizsgakérdések, amely során az információt mindenfajta segítség nélkül kell előhívni a memóriából. Az információ előhívása mentális erőfeszítést igényel. Ezen erőfeszítés révén történik a tanulás. Minél nagyobb kihívást jelent az előhívás, annál hatékonyabb a hosszú távú tanulás szempontjából. Az előhívás gyakorlásával megszerzett tudás ellenállóbb az interferencia hatásokkal szemben, és maradandóbb tudáshoz vezet (Kliegl és Bauml, 2016; Racsmány és Keresztes, 2015; Szpunar, McDermott, és Roediger, 2008). Ezenkívül a teszteléses tanulással a tudás strukturáltabbá válik és fokozza a tudástranszfert, a tudás új kontextusba való átvitelét (Jacoby, Wahlheim, és Coane, 2010; Racsmány, Szőllősi, és Bencze, 2018; Zaromb és Roediger, 2010; Chan és mtsai., 2018).

Az előhívásos tanulás az egyik leghatékonyabb tanulási módszer. Az előhívási hatást – azaz azt, hogy az információ előhívása a memóriából egy kezdeti tanulási fázis után jobban elősegíti a tanultak hosszú távú megmaradását, mint az ismételt elolvasás – több száz tanulmány vizsgálta (Rowland, 2014, Adesope, Trevisan és Sundararajan, 2017). A teszteléses elnevezést az indokolja, hogy amikor valaki előhívja a tananyagot, akkor azt teszteli, hogy mi maradt meg a tanultakból. Ez az elnevezés kicsit megtévesztő, mert magát az előhívást, azaz a tudás-tesztelést tesztekkel, azaz kisebb felmérőkkel, dolgozatokkal idézzük elő. A teszteléses tanulás elnevezés tehát nem abból ered, hogy teszteket írunk tanulás közben, hanem abból, hogy teszteljük, hogy az éppen megtanulandók mekkora részét sikerült már ténylegesen, a hozzáférést biztosító módon rögzíteni A tesztelési (előhívási) hatást számos környezetben kimutatták: szövegtanulás esetén (Zaromb és Roediger, 2010, Roediger és Karpicke, 2006, Butler, 2010), idegen szavak tanulásánál (Keresztes és mtsai., 2014), térképen való tájékozódás (Carpenter és Pashler, 2007), illetve készségek tanulása esetén is (Donoghue és Hattie, 2021; Rowland, 2014). Teszteléses tanulással kapcsolatos kutatásokat végeztek mind laboratóriumi körülmények között, szimulált iskolai környezetben, mind valós iskolai helyzetekben is. Felmerül a kérdés, hogy a rendszeres előhívás segít-e a közép és hosszú távú matematika tudás kialakításában. Az előhívásos tanulás sikerességét több tényező is befolyásolhatja: például a kontextus, a téma és a tananyag összetettsége. Nem egyértelmű, hogy a tesztelés hatékony eszköz-e a matematika tanulásban és amennyiben igen, milyen formában. Célunk jobban megérteni, hogy hogyan lehet a tesztelési hatást beépíteni az osztálytermi gyakorlatba és megvizsgálni a módszer hatékonyságát valós oktatási környezetben. Habár a matematika területén csak néhány tanulmány vizsgálta osztálytermi környezetben a tesztelési hatást, a legújabb tanulmányok azt sugallják, hogy az előhívásos tanulás hatékony módja lehet a matematika tanulásnak (Fazio, 2019; Lyle és Crawford, 2011; Lyle és mtsai., 2016, 2020; Szeibert és mtsai., 2022).

Saját eredményeink

Egy korábbi kísérletünkben kimutattuk, hogy az előhívásos tanulás könnyedén beilleszthető a középiskolai matematika oktatásba és hatékony módja lehet a matematikatanulásnak (Szeibert és mtsai., 2022). A kísérletünk résztvevői kilencedik osztályos tanulók voltak. Kísérleti csoportunk egy hátrányos helyzetűnek mondható szakgimnázium 9. osztálya volt. Kontrollcsoportnak egyrészt a kísérleti csoport szakgimnáziumából választottunk csoportokat, másrészt két párhuzamos évfolyamon, ugyanazt az anyagot tanuló elit gimnáziumi osztályt választottunk. A tananyag ugyanaz volt minden csoportban (geometriai transzformációk), minden diáknak ugyanazokat az alapfogalmakat kellett elsajátítania. A szakgimnáziumban négy hétig tartott a kísérlet, ami 9 alatt a diákoknak 11 matematika órájuk volt (heti 3 matematika órával). Az elit gimnáziumban hat hétig tartott a kísérlet, összesen 24 órában (heti 4 matematika órával). Az órák menete következőképpen nézett ki: a szokásos házi feladat ellenőrzés után az új anyag tanulása következett, majd ezt az új anyaghoz kapcsolódó feladatok gyakorlása követte minden csoportnál. A tananyag végén minden csoport megírta ugyanazt a témazáró dolgozatot. Az elit gimnázium diákjai alaposabban vették át az egyes témaköröket, ők több számolásos példát vehettek az órákon, mint a szakgimnázium tanulói. A kísérleti csoport előhívásos tanulással tanult az egész kísérlet alatt, míg a kontroll csoportok a szokásos módon tanultak. Az előhívásos tanulás kivitelezése abból állt, hogy a kísérleti csoport minden matematika óra végén egy rövid dolgozatot írt 5 percben az órán tanult anyagból. Ezt az óra végi dolgozatot emlékeztetőnek szántuk, mindegyik “emlékeztető” két feladatból állt, egy elméleti feladatból és egy feladatmegoldásból. Ezekre a rövid tesztekre nem kaptak külön-külön jegyeket a diákok: a kis tesztekre 2, 1 vagy 0 pontot lehetett kapni, a válasz helyessége és precízsége függvényében. A diákok kijavítva visszakapták a kis dolgozatokat és a kísérlet végén a pontokat összegezve kaptak egy jegyet a tesztekre. A geometria téma végén témazárót írt minden csoport, amelyben egy elméleti feladatsor és négy feladatmegoldás szerepelt a tanult témából. A szakgimnáziumi kísérleti csoport és a gimnáziumi csoportok témazárója teljesen megegyezett és a szakgimnáziumi kontroll csoport dolgozata pedig nagy mértékben hasonlított erre a dolgozatra. A témazárók eredményeit megvizsgálva megállapítottuk, hogy a teszteléses csoport kiemelkedően szerepelt a saját iskolájában és felzárkózott az elit iskola tanulóihoz. A kísérleti csoport eredménye nem különbözik az elit gimnáziumi csoportok teljesítményétől, és a szakgimnáziumi kontroll csoport szignifikánsan gyengébben teljesített, mint a kísérleti- és a gimnazista kontroll csoport. A különbségek feladatonként is kimutathatók. Elmondhatjuk, hogy ebben a témakörben a teszteléses tanulás segített a diákoknak a gyakorlati feladatok könnyebb megértésében, a logikus gondolkodásban és a tudás rendszerezésében is.

Egy másik kísérletünkben azt vizsgáltuk, hogy összetett, egyetemi matematika tananyag esetén valódi oktatási helyzetben kimutatható-e a teszteléses tanulás előnye a hagyományos tanulási technikákkal szemben (Szabó és mtsai., 2023). A kísérletben az ELTE elsőéves matematika tanár szakos hallgatói vettek részt az “Algebra és Számelmélet 1” kötelező tantárgy keretében. A kurzus heti egy 60 perces előadásból és egy 90 perces gyakorlatból állt 13 héten keresztül. Az előadás közös volt, a gyakorlatokon pedig hat 17-19 fős gyakorlati csoportba voltak osztva a hallgatók. A csoportokat véletlenszerűen soroltuk be kísérleti illetve kontroll csoportokba: hármat kísérleti, hármat pedig kontroll csoportba. A kontroll csoport számára az egyes gyakorlatok felépítése a következőképpen nézett ki: az óra elején egy rövid tesztet írtak az előző heti anyagról (ahogy az ezen a kurzuson szokás). Ezt követte a házi feladat megbeszélése és a gyakorlat fő része, a problémamegoldás a gyakorlatvezetők segítségével. A kísérleti csoportban a struktúra szinte teljesen azonos volt, az egyetlen különbség az volt, hogy nem volt teszt az óra elején, helyette az óra végén kaptak a diákok egy két kérdésből álló rövid dolgozatot. A kísérleti és a kontrollcsoport ugyanazt az öt feladatból álló zárótesztet írta az utolsó előadáson. Megmutattuk, hogy matematika szakos hallgatók körében komplex matematikai feladatok megoldásánál hatékonyabb a teszteléssel való oktatás a hagyományos oktatási technikával szemben. Középtávon jobban teljesítettek a teszteléssel tanuló hallgatók összetettebb matematika feladatok megoldásakor. Kísérletünkben továbbá kimutattuk, hogy a tesztelési hatás az egyéni matematika tudásbeli képességtől függetlenül hat. Az egyik legfőbb eredménynek pedig az tekinthető, hogy a kísérleti csoportból lényegesen többen végezték el a kurzust, mint a kontroll csoportból, azaz az előhívásos tanulás csökkentette a lemorzsolódást.

A témával kapcsolatos legutóbbi kísérletünkben összehasonlítottuk a kidolgozott példák és az előhívásos tanulás hatékonyságát egy absztrakt algebra kurzus keretein belül. Kísérletünkben a közép- és hosszú távú tudásra összpontosítottunk. A matematikai problémamegoldás területén a teszteléses tanulás és a kidolgozott példák tanulmányozása egyaránt hatékony tanulási módszer lehet. Azonban továbbra is kérdéses, hogy melyik a hatékonyabb közép- és hosszú távon az absztrakt matematikai problémák megoldásának tanulásakor. Annak érdekében, hogy kiderítsük, melyiket érdemes előtérbe helyezni absztrakt matematika tananyag esetében, az "Algebra és számelmélet 2" című kötelező tantárgy keretében kísérletet végeztünk. A kísérlet alanyai a tantárgyat felvevő matematika tanár szakos hallgatók voltak. A félév során az évfolyamot két csoportra osztottuk. Az egyik csoport a tananyagot előhívásos tanulás segítségével tanulta, míg a másik csoport kidolgozott példák segítségével. A hallgatók két tesztet írtak: egyet a félév hatodik hetében, egyet pedig a félév végén a polinomok témakörében tanult anyagról. Így mértük a középtávú tudásukat. A félévet szóbeli vizsga zárta. Később, négy hónappal az algebrai vizsgájuk után egy "meglepetésszerű" utóteszttel mértük a két módszer hosszú távú hatását. Eredményeink alapján középtávon nem volt különbség a két módszer hatékonysága között. Hosszú távon azonban a teszteléses tanulás előnyösebbnek bizonyult. Eredményeink azt sugallják, hogy a rendszeres előhívás hosszú távon maradandóbb tudást eredményez az absztrakt matematikai tananyag tanulása, problémamegoldás esetében.

Publikációink

Szabó, C., Zámbó, C., Muzsnay, A., Szeibert, J., & Bernáth, L. (2023). Investigación de la eficacia de práctica de recuperación en matemáticas universitarias. Revista De Educación, 401(1). https://doi.org/10.4438/1988-592X-RE-2023-401-584

Szeibert, J., Muzsnay, A., Szabó, C., & Bereczky-Zámbó, C. (2022). A Case Study of Using Test-Enhanced Learning as a Formative Assessment in High School Mathematics. International Journal of Science and Mathematics Education, 21(2), 623–643. https://doi.org/10.1007/s10763-022-10264-8

Hivatkozások:

Adesope, O. O., Trevisan, D. A., & Sundararajan, N. (2017). Rethinking the Use of Tests: A Meta-Analysis of Practice Testing. Review of Educational Research, 87(3), 659–701. https://doi.org/10.3102/0034654316689306

Averell, L., & Heathcote, A. (2011). The form of the forgetting curve and the fate of memories. Journal of Mathematical Psychology, 55(1), 25–35. https://doi.org/10.1016/j.jmp.2010.08.009

Butler, A. C. (2010). Repeated testing produces superior transfer of learning relative to repeated studying. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition, 36(5), 1118–1133. https://doi.org/10.1037/a0019902

Carpenter, S. K., Cepeda, N. J., Rohrer, D., Kang, S. H. K., & Pashler, H. (2012). Using spacing to enhance diverse forms of learning: Review of recent research and implications for instruction. Educational Psychology Review, 24(3), 369–378. https://doi.org/10.1007/s10648-012-9205-z

Chan, J. Y., Meissner, C. A., & Davis, S. L. (2018). Retrieval potentiates new learning: A theoretical and meta-analytic review. Psychological Bulletin, 144(11), 1111–1146. https://doi.org/10.1037/bul0000166

Donoghue, G. M., & Hattie, J. A. C. (2021). A meta-analysis of ten learning techniques. Frontiers in Education, 6:581216. https://doi.org/10.3389/feduc.2021.581216

Ebbinghaus, H. (1913). Memory: A contribution to experimental psychology. In Teachers College Press eBooks. https://doi.org/10.1037/10011-000

Fazio, L. K. (2019). Retrieval practice opportunities in middle school mathematics teachers’ oral questions. British Journal of Educational Psychology, 89(2), 653–669. https://doi.org/10.1111/bjep.12250

Jacoby, L. L., Wahlheim, C. N., & Coane, J. H. (2010). Test-enhanced learning of natural concepts: Effects on recognition memory, classification, and metacognition. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory and Cognition, 36(6), 1441–1451. https://doi.org/10.1037/a0020636

Keresztes, A., Kaiser, D., Kovács, G., & Racsmány, M. (2014). Testing promotes long-term learning via stabilizing activation patterns in a large network of brain areas. Cerebral Cortex, 24(11), 3025–3035. https://doi.org/10.1093/cercor/bht158

Kliegl, O., & Bäuml, K. T. (2016). Retrieval practice can insulate items against intralist interference: Evidence from the list-length effect, output interference, and retrieval-induced forgetting. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory and Cognition, 42(2), 202–214. https://doi.org/10.1037/xlm0000172

Lyle, K. B., & Crawford, N. A. (2011). Retrieving essential material at the end of lectures improves performance on statistics exams. Teaching of Psychology, 38(2), 94–97. https://doi.org/10.1177/0098628311401587

Lyle, K. B., Hopkins, R. F., Hieb, J. L., & Ralston, P. A. (2016). Spaced retrieval practice increases college students’ short- and long-term retention of Mathematics Knowledge. Educational Psychology Review, 28(4), 853–873. https://doi.org/10.1007/s10648-015-9349-8

Lyle, K. B., Bego, C. R., Hopkins, R. F., Hieb, J. L., & Raltson, P. A. (2020). How the amount and spacing of retrieval practice affect the short- and long-term retention of mathematics knowledge. Educational Psychology Review, 32, 277–295. https://doi.org/10.1007/s10648-019-09489-x

Murre, J. M. J., & Dros, J. (2015). Replication and Analysis of Ebbinghaus’ Forgetting Curve. PLoS ONE, 10(7), e0120644. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0120644

Racsmány, M., & Keresztes, A. (2015). Initial retrieval shields against retrieval-induced forgetting. Frontiers in Psychology, 6, 657. https://doi.org/10.3389/fpsyg.2015.00657

Racsmány, M., Szőllősi, Á., & Bencze, D. (2018). Retrieval practice makes procedure from remembering: An automatization account of the testing effect. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory and Cognition. https://doi.org/10.1037/xlm0000423

Roediger, H. L. III, & Karpicke, J. D. (2006). Test-enhanced learning: Taking memory tests improves long-term retention. Psychological Science, 17(3), 249–255. https://doi.org/10.1111/j.1467-9280.2006.01693.x

Rowland, C. (2014). The effect of testing versus restudy on retention: A meta-analytic review of the testing effect. Psychological Bulletin, 140(6), 1432–1463. https://doi.org/10.1037/a0037559

Szpunar, K. K., McDermott, K. B., & Roediger, H. L. (2008). Testing during study insulates against the buildup of proactive interference. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory and Cognition, 34(6), 1392–1399. https://doi.org/10.1037/a0013082