Od lat najwięcej zwolenników zdobywają w pedagogice konkurujące ze sobą idee – konstruktywizm i kognitywizm. Niewiele jest teorii kształcenia, które znajdują akceptację wśród przedstawicieli obu tych grup.

Kognitywistyka to nauka o działaniu umysłu i inteligencji, uczeniu się, myśleniu i podejmowaniu decyzji. Konstruktywizm, z kolei to nauka o filozofii kształcenia, w której najważniejsze jest korzystanie z twórczego potencjału człowieka, samodzielnego w myśleniu. Jedną z technik rozwijanych współcześnie przez kognitywistykę jest budowa planowych systemów z bazą wiedzy, dzięki którym uczący się otrzymuje potencjalne możliwości rozwiązania stawianego przed nim problemu.

Dla kognitywistów kluczowym elementem procesu uczenia się jest przetwarzanie informacji w trakcie jej poznawania, co zwiększa wielokrotnie zdolność do wykorzystania jej w przyszłości. Sieci neuronowe w naszym mózgu „uczą się” bez przerwy, a najlepiej sprzyja temu wielokrotne zapoznawanie się z przykładami. Nasz mózg potrafi sam wygenerować na bazie tych przykładów reguły i zasady.

Według konstruktywizmu wiedza jest tworzona przez jednostkę budującą kolejno fundamenty i poszczególne struktury na bazie uzyskanych informacji. Najcenniejsza jest wiedza zdobyta przez własne doświadczenia, metodą szukania, a jej integralnym składnikiem jest tzw. myślenie problemowe. Najcenniejsza bowiem jest wiedza zdobyta, którą jednostka sama odkrywa. Wiadomości odcięte od przemyślanej czynności są martwe, stanowią jedynie ciężar przygniatający myśli.

Kształcenie jest „procesem rozwoju ciekawości, przepływu myśli oraz nawyków dociekania i sprawdzania, które wzmaga ich zasięg i skuteczność” (J. Dewey, Jak myślimy ).

Wiedza ukryta w zadaniu

Problem Based Learning – nauczanie poprzez rozwiązywanie problemów, jest stosunkowo młodą metodą kształcenia, której wartości doceniane są zarówno przez konstruktywistów, jak i kognitywistów.

Według Howarda Barrowsa, twórcy idei PBL, metodę tę charakteryzuje 6 składników: jest skoncentrowana na studencie; studenci pracują w małych grupach; wykładowca pełni rolę facylitatora – wspomaga proces komunikacji wewnątrz grupy, motywuje do pracy; grupy pracują nad rozwiązaniem zadań praktycznych; studenci rozwijają podczas pracy umiejętności miękkie; studenci zdobywają narzędzia i informacje poprzez pracę w grupie i indywidualne zaangażowanie.

Jest to metoda skoncentrowana na odbiorcy – czyli uczniu lub studencie. Proces nauczania według filozofii PBL jest ściśle związany z obecnością problemu, zadania, które należy rozwiązać. Wiedza jest ukryta w zadaniu, a cele kształcenia są realizowane podczas prac nad jego rozwikłaniem. Studenci w zespołach pracują nad rozwiązaniem praktycznego zagadnienia modelującego pewne elementy rzeczywistości. PBL jest metodą kształcenia – uczenia się opartą zarówno na współpracy w zespole, jak i na pracy indywidualnej. Jest metodą stymulującą poszukiwanie informacji i jej przetwarzanie. Zmusza do refleksji, do krytycznej oceny i do wartościowania zdobytych elementów wiedzy pod kątem ich efektywności i przydatności do rozwiązania problemu.

Formułowanie interdyscyplinarnych zadań stymuluje zainteresowania innymi obszarami nauki. PBL jest metodą, która znakomicie przedstawia korelacje miedzy wiedzą podstawową, teoretyczną a stosowaną. Rozwija umiejętności efektywnej współpracy w grupie i komunikacji. Daje możliwość zmierzenia się z interpersonalnymi konfliktami, pozwala na wykorzystanie w praktyce trudnej sztuki negocjacji. Wyzwala pozytywne cechy wolicjonalne, uczy podejmowania przemyślanych decyzji i służy budowaniu ambicjonalnego podejścia, by jak najlepiej zaprezentować się w grupie.

Praca studenta nad projektem służy kreatywności, działa inspirująco i uczy odpowiedzialności. Wykładowca występuje w roli opiekuna – pomaga w podejmowaniu decyzji, pilnuje terminów spotkań, pracuje nad starannym doborem tematów zadań i steruje stopniem ich trudności. Pełni rolę życzliwego przewodnika organizującego w początkowej fazie prace nad projektem, następnie moderatora zawsze gotowego wspomóc uwagami grupę, ale nigdy nie podającego gotowych rozwiązań.

Efekty pracy zespołów projektowych prezentowane są publicznie. Ocena jest dyskutowana wspólnie przez wszystkich studentów i wykładowcę.

Cechą charakterystyczną metody PBL jest przejrzystość zadania i wspólna dla całego zespołu determinacja w realizacji celu. Już w trakcie fazy wstępnej, przy analizie problemu, studenci omawiają wspólnie, jakie narzędzia i jakiego typu wiedza będzie im potrzebna. Cele nie są im narzucane. Studenci sami je odnajdują i traktują je jako ich osobiste ścieżki wyznaczające drogę do rozwiązania zagadnienia. Problemy zawsze są autentyczne, przedstawiające praktyczne zadania, nierzadko typu optymalizacyjnego czy udoskonalającego.

PBL wspomaga studenta w utożsamieniu się z zadaniem, zapewnia refleksję nad zdobytą wiedzą i procesem poznawczym, pobudza do weryfikacji i wymiany pomysłów i idei. Te elementy PBL satysfakcjonują konstruktywistów.

Informacja przetwarzana jest na poziomie jednostki oraz w grupie. Aktywacja wiedzy następuje już podczas wstępnych rozmów nad projektem. Częściej niż w trakcie zwykłych zajęć (wykładów lub ćwiczeń) uruchamia się proces poszukiwania i zdobywania informacji oraz narzędzia służące do rozwiązania problemu. Te cechy PBL są doceniane z kolei przez kognitywistów.

Liderzy PBL

Obecnie, zgodnie z procedurami strategii procesu bolońskiego, kształcenie zorientowane jest na efekty, czyli kompetencje studenta w zakresie wiedzy, umiejętności i postaw. W tym modelu bardzo ważną rolę odgrywają: komunikacja interpersonalna, praca w grupie, sztuka kompromisu, podejmowania decyzji, rozwiązywanie konfliktów (te cechy absolwenta są, według przeprowadzonych badań, najbardziej cenione i pożądane przez pracodawców). Bowiem „w europejskich ramach kwalifikacji efekt uczenia się jest definiowany przez określenie tego, co uczący się wie, rozumie i potrafi wykonać po zakończeniu procesu uczenia się. Dlatego europejskie ramy kwalifikacji kładą nacisk raczej na rezultaty uczenia się niż na wkład, jak na przykład długość trwania nauki. Kwalifikacje obejmują szeroki zakres efektów uczenia się, łącznie z wiedzą teoretyczną, umiejętnościami praktycznymi i technicznymi oraz kompetencjami społecznymi, gdzie rozstrzygająca jest zdolność do pracy z innymi”.

Metoda PBL wydaje się adekwatna do realizacji powyższych zadań, które polegają na „przemianie roli studenta, który z pasywnego odbiorcy informacji i wiadomości zamienia się w aktywnego uczestnika procesu kształcenia, współodpowiedzialnego za jakość (…) procesu i świadomego wiedzy, umiejętności i innych kompetencji, jakie chce w ramach danego przedmiotu zdobywać” (M. Próchnicka, T. Saryusz-Wolski, A. Kraśniewski, Projektowanie programów studiów i zajęć dydaktycznych na bazie efektów kształcenia ).

Metoda PBL w praktyce po raz pierwszy została wprowadzona w 1969 w McMaster University w Kanadzie w ramach programu studiów medycznych. W Europie liderami, jeśli chodzi o zakres wykorzystywania PBL, są trzy uczelnie: Aalborg University w Danii, gdzie prowadzone są nawet studia II i III stopnia w tej dziedzinie oraz Maastricht University (Holandia) i Coventry University (Wielka Brytania).

W Polsce nauczanie według metody PBL obecne jest na dwóch uczelniach. Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie wprowadza elementy PBL do programu studiów medycznych, zaś Centrum Kształcenia Międzynarodowego Politechniki Łódzkiej przeprowadza IV semestr studiów inżynierskich według tej metody, łącząc go z kursem umiejętności miękkich.

W ciągu ostatnich dwóch lat w Europie zostały podjęte próby nauczania matematyki metodą PBL. W Universidad Politecnica de Madrid od roku akademickiego 2010/11 kurs algebry liniowej (6 ECTS) jest częściowo prowadzony według tej metody. Projekty dotyczą modeli ekonomicznych Leontieva, kryptografii i genetyki. W Salamanca University kurs Analizy Matematycznej I (6 ECTS) również wykorzystuje PBL. Proponowane tematy to: Złoty podział w konstrukcjach budowlanych oraz Dlaczego satelitarne anteny telewizyjne mają kształt paraboliczny .

Zaangażowanie studentów i efekty pracy wykładowców są szeroko omówione w pracy: A. Garcia, F. Garcia, G. Rodriguez, A. de la Villa, Small Project: A method for improving learning w PBL across the disciplines , „Research into best practice” (460-472), Aalborg University Press 2011.

Łódzki eksperyment

Jak wspomnieliśmy, w Centrum Kształcenia Międzynarodowego Politechniki Łódzkiej IV semestr studiów I stopnia prowadzony jest metodą PBL. W trakcie wspierającego go kursu Communication Skills próbuje się stosować pewne narzędzia matematyczne: rachunek zdań, elementy logicznego wnioskowania, teorie grafów, gry o sumie zerowej. Są one wykorzystywane w trakcie modułów dotyczących konfliktów, roli lidera w grupie, metod pracy zespołowej itd.

Przykłady ilustrujące obecność matematyki w kursie Communication Skills czytelnik znajdzie w artykule: I. Wróblewska, J. Szczepaniak, New trends in tertiary education based on problem based learning , I.J.A.S. 2011.

Pozytywne rezultaty łączenia narzędzi matematycznych w projekt PBL i świadomość faktu, że Politechnika Łódzka jest liderem w podejmowaniu wyzwań związanych z nowoczesnymi metodami kształcenia, zdopingowały nas, aby zaproponować od roku akademickiego 2011/12 grupie studentów I roku uczestnictwo w kursie matematyki metodą PBL. Do udziału w eksperymentalnym kursie zgłosiło się 12 osób specjalności Business and Technology oraz Mechanical Engineering and Applied Computer Science, deklarując gotowość uczestnictwa w projekcie przez cały okres trwania, czyli cztery semestry. Grupa ta uczęszcza ponadto w trybie zwykłym na wykłady z matematyki.

Studenci pracują w grupach 3-4 osobowych nad różnymi zadaniami. Zakłada się tygodniowy okres pracy nad każdym projektem. Rezultaty, wnioski i wyniki badań są omawiane publicznie podczas prezentacji. Oceny pracy i stopnia zaangażowania w poszczególne zagadnienia dokonuje zarówno opiekun, jak i pozostali studenci. Za wcześnie chyba jeszcze pisać o rezultatach eksperymentu. Na razie z uznaniem wypada wspomnieć o zaangażowaniu studentów, którzy pracowicie przedzierają się przez gęstwinę twierdzeń i wzorów, by szukać aplikacji matematyki w życiu codziennym. Jednocześnie, oprócz oceny projektów, podobnie jak inni studenci, podlegają oni klasycznej weryfikacji opartej na testach i kolokwiach.

Wydaje się, że obecnie największym problemem, z jakim studenci się spotykają, jest brak przygotowania do pracy w zespole i brak umiejętności efektywnego rozdzielenia zadań między sobą. W zespołach brak lidera, osoby wiodącej, która swym autorytetem zmotywowałaby pozostałych członków do pracy. Obecnie studenci w dalszym ciągu więcej czasu poświęcają pracy indywidualnej, co powoduje, że niektóre zaproponowane przez nich rozwiązania były niekompletne i zawierały powtórzenia oraz zdublowane rezultaty. Z drugiej strony, ich umiejętności weryfikowane metodą testów semestralnych (takich samych, jakie piszą studenci standardowego kursu Mathematics I) są zbliżone do średniej (59 proc.) uzyskanej przez pozostałą część grupy.

Dużym zaskoczeniem jest fakt, że członkowie grupy PBL zdecydowanie lepiej od innych znają założenia i warunki obowiązywania teorii i twierdzeń. Pomimo tego, że ich teoretyczna wiedza nie podlega żadnej weryfikacji, za każdym razem zadanie, które rozwiązują, wymaga od nich wnikliwych studiów nad możliwościami zastosowania poszczególnych narzędzi matematycznych.

Wydajność pracy z pewnością się zwiększy, gdy członkowie zespołu PBL ukończą kurs Communication Skills. Zaangażowanie grupy jest wprost proporcjonalne do atrakcyjności zadania. W grupie PBL studenci lepiej znają podstawy teoretyczne oraz założenia i warunki stosowania reguł i twierdzeń matematycznych.

Jak mówił George Polya, jedyną metodą właściwego uczenia się matematyki jest aktywne uczestnictwo: podejmowanie problemów i ich rozwiązywanie. W chwili obecnej, w ramach PBL, opiekun sam podsuwa studentom problemy matematyczne, które oni, z większym lub mniejszym zapałem, rozwiązują. Najznakomitszym celem, który przyświeca mi jako organizatorowi tych zajęć, jest wykształcenie w młodych ludziach ciekawości poszukiwania i dostrzegania matematyki w otaczającym nas świecie. Powtarzając za I. Stewartem: „Człowiek interesu? Czy to ktoś, kto robi interesy? Nie! To ktoś, kto dostrzega okazję, by zrobić interes tam, gdzie inni tego nie potrafią dostrzec. Matematyk zatem to ktoś, kto dostrzega różne okazje, by uprawiać matematykę”. Kształcenie dzięki metodzie PBL dostarcza studentom takich okazji, o to, jak je wykorzystać, muszą zatroszczyć się sami.