Verso una teoria dell apprendimento

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1 Verso una teoria dell apprendimento Giacomo Stella Università di Modena e Reggio Emilia

2 apprendimento Processo esperienza-dipendente (Parisi, 1989) Incremento di efficienza di un atto in seguito all esperienza (Karmiloff-Smith) Modificazione dello stato del sistema nervoso dovuto all influenza delle condizioni ambientali (Boncinelli 2000)

3 Gli approcci allo studio dell apprendimento Approccio comportamentista Approccio cognitivista (il modello RR) Reti neurali

4 Forme di apprendimento non associativo Abituazione: il ripresentarsi di un fenomeno suscita un eccitazione nervosa sempre meno intensa (spegne la risposta) Sensibilizzazione: il ripresentarsi del fenomeno suscita una risposta più energica Simulazione: imitazione Osservazione (Frans De Waal)

5 Dicotomia nei processi di apprendimento Simbolico: manipolazione di rappresentazioni mentali che si modificano in seguito all esperienza, guidata da obbiettivi. Sub-simbolico: un processo che agisce su unità minuscole, prive di significato rappresentazionale

6 APPRENDIMENTO ESPLICITO (o Dichiarativo) IMPLICITO (o Procedurale) ad esempio apprendimenti scolastici ad esempio la locomozione e il linguaggio

7 Apprendere e capire Sono elementi sempre indissolubili? Il caso dei Disturbi specifici di apprendimento. Bambini che capiscono ma non apprendono Spesso l apprendimento precede la comprensione (concetto di moltiplicazione)

8 Apprendere e capire Come si passa dall apprendimento alla rappresentazione concettuale L apprendimento è un processo discreto La rappresentazione concettuale è un processo continuo.

9 Il modello RR (Karmiloff-Smith) Apprendimento procedurale di tipo on-off Consolidamento procedurale con modificazione del formato rappresentazionale (padronanza comportamentale) Livello implicito Livello esplicito

10 Il processo RR È un processo continuo Successione di cambiamenti di stato del sistema cambiamenti del formato rappresentazionale Parte da una situazione discreta (procedure) Giunge ad una rappresentazione astratta (continua) Parte da una situazione parentesizzata e disponibile solo per il sotto-dominio Giunge ad una situazione in cui il concetto è disponibile per tutti i domini

11 Le reti neurali

12 Le reti neurali Un certo numero di unità operative elementari Uno stato di partenza che si modifica in seguito all esperienza Una serie di connessioni che legano fra loro le varie unità Una serie di strati

13 L apprendimento della rete In seguito a ogni esperienza la rete emette un segnale. Se è sbagliato backpropagation si fa ripetere l esperienza La rete impara a rispondere bene dopo una serie chiamata ciclo

14 Caratteristiche dell apprendimento della rete Non ha una rappresentazione simbolica. Produce insiemi sfumati (non 1, non 0) Costruisce categorie (volti maschili e volti femminili) Elabora una rappresentazione interna, cioè una configurazione finale dei vari stati e dei vari pesi.

15 Meccanismi di apprendimento Ripetizione, cicli, Elaborazione di una rappresentazione interna Cambiamento di formato Cooperazione fra serie di sequenze Allenamento Padronanza comportamentale modificazione del formato rappres. Inserimento dell azione in un contesto più ampio

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17 Categorie Es. N. 1 codice visivo e fonologico equivalente maiuscole A - A 19 2 codice visivo e fonologico differente maiuscole B - Z 14 3 codice visivo e fonologico equivalente minuscole g - g 20 4 codice visivo e fonologico differente minuscole t - u codice visivo simile, codice fonologico differente, maiuscole C - G 4 codice visivo simile, codice fonologico differente, minuscole p - q 7 allografo differente, codice visivo simile, codice fonologico equivalente C - c 7 allografo differente, codice visivo differente, codice fonologico equivalente G - g 13 allografo differente, codice visivo differente, codice fonologico simile D - t 6 allografo differente, codice visivo differente, codicefonologico differente p - A 14

18 Risposte di una rete che non capisce : comportamento subsimbolico

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20 il cambiamento di formato (modello cognitivista) Parentesizzazione-rigidità Padronanza comportamentale Stabilità Memorizzazione disponibilità Cambiamento di formato

21 il cambiamento di formato (modello neurofisiologico di Kandel) I fenomeni transitori e di facilitazione sinaptica hanno luogo nella superficie cellulare del neurone Per la stabilizzazione c è bisogno che il segnale dalla superficie raggiunga il nucleo Si altera in modo permanente le proprietà della sinapsi (attraverso la molecola AMP ciclico) Il circuito corrispondente non è più esattamente quello di prima Cambiamento di formato

22 Discreto vs. continuo Approccio riduzionista Gli elementi costitutivi sono unità discrete, le rappresentazioni mentali sono unità continue Processi subsimbolici paralleli vs. processi simbolici seriali

23 Dai neuroni al comportamento attraverso l apprendimento Neurone ha a disposizione un certo numero di stati (definito, quindi discreto) L esperienza (influenza delle condizioni esterne) condiziona la scelta Transizione alla successiva entità biologica, in uno dei possibili stati in cui le entità possono venire a trovarsi Questi stati sono intrinsecamente discreti Con l allontanarsi dal punto di partenza e con il crescere della complessità, l influenza del gene o del neurone diviene sempre più indiretto

24 Il telaio incantato (Boncinelli 2000)

25 Il telaio incantato La fantastica complessità delle connessioni neurali trasforma uno spettro discreto di possibilità e di scelte in uno schema quasi continuo di realizzazioni e permettono l acquisizione di molteplici esperienze caratterizzate dalla presenza di mille e mille sfumature diverse, così come un mosaico trae origine dalla combinazione di moltissimi tasselli o l immagine televisiva nasce dalla percezione di migliaia di puntini luminosi.

26 Il telaio incantato Partendo sempre dagli stessi gomitoli di filo e utilizzando lo stesso ordito, la mente tesse e ritesse come un telaio incantato i suoi tessuti dai mille motivi che risultano sempre nuovi e sempre diversi

27 conclusioni Il ruolo dell esperienza nell apprendimento è determinante Il ruolo della ripetizione sembra essere quello di provocare l avvio di cambiamenti di formato Ad un primo livello non è sempre necessario capire quello che si sta facendo (simbolismo)

28 conclusioni Lo stato finale può essere molto diverso da quello iniziale La de-parentesizzazione può essere considerata la porta verso la rappresentazione simbolica L inserimento in una rete cooperativa di stati costituisce la strada dal discreto verso il continuo.