Cognitive Skill Acquisition - Semantic Scholar

May 4, 1995 - for developing computational models of problem solving. Newell and Simon (1972) intro- duced most of the important theoretical concepts, ...
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Cognitive Skill Acquisition Kurt VanLehn Learning Research and Development Center University of Pittsburgh Pittsburgh, PA 15260 [email protected] (412)624-7458 fax (412) 624-9149 May 4, 1995

Abstract Cognitive skills acquisition is acquiring the ability to solve problems in intellectual tasks, where success is determined more by the subjects' knowledge than their physical prowess. This chapter reviews reseach conducted in the last ten years on cognitive skill acquisition. It covers the initial stages of acquiring a single principle or rule, the initial stages of acquiring a collection of interacting pieces of knowledge, and the nal stages of acquiring a skill, wherein practice causes increases speed and accuracy.

To appear in Annual Review of Psychology, Vol. 47, J. Spence, J. Darly & D. J. Foss (Eds). Palo Alto, CA: Annual Reviews. Keywords: Cognitive skill acquisition, problem solving, schema acquisition, practice e ects, transfer, self-explanation Short title: Cognitive skill acquisition.

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Contents 1 Introduction

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1.1 A brief history : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 1.2 A framework for reviewing cognitive skill acquisition : : : : : : : : : : : : :

2 The intermediate phase: Learning a single principle 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6

Learning a single principle: Introduction Retrieval : : : : : : : : : : : : : : : : : : Mapping : : : : : : : : : : : : : : : : : : Application : : : : : : : : : : : : : : : : Generalization : : : : : : : : : : : : : : Summary : : : : : : : : : : : : : : : : :

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3 The intermediate phase: Learning multiple principles 3.1 3.2 3.3 3.4

Transfer : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Strategy di erences in learning from examples : Learning events : : : : : : : : : : : : : : : : : : Learning from a computer tutor : : : : : : : : :

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4 The nal phase: practice e ects 4.1 4.2 4.3 4.4

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The power law of practice and other general e ects Replacing mental calculations by memory retrieval Transfer of the bene ts of practice : : : : : : : : : Negative transfer : : : : : : : : : : : : : : : : : : :

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5 The frontiers of cognitive skill acquisition research

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6 Acknowledgements

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1 Introduction Cognitive skills acquisition is acquiring the ability to solve problems in intellectual tasks, where success is determined more by the subjects' knowledge than their physical prowess. Frequently studied tasks include solving algebraic equations and word problems, college physics problem solving, computer programming, medical diagnosis and electronic troubleshooting. Researchers in cognitive skill acquisition study how people learn t