Skeemat ovat psykologisia konstruktioita, joita on ehdotettu mentaalisen representaation muodoksi joillekin monimutkaisille tietämysmuodoille.
Bartlettin skeemateoria
Skeemat otettiin alunperin käyttöön psykologiassa ja kasvatustieteellisessä koulutuksessa brittiläisen psykologin Sir Frederic Bartlettin (1886-1969) työn kautta. Suorittaessaan tutkimussarjaa intiaanien kansantarinoiden muistamisesta Bartlett huomasi, että monet muistamiset eivät olleet tarkkoja, vaan niihin liittyi tuntemattoman tiedon korvaaminen jollain tutummalla. Ne sisälsivät myös monia johtopäätöksiä, jotka menivät alkuperäisessä tekstissä annettua tietoa pidemmälle. Näiden havaintojen selittämiseksi Bartlett esitti, että ihmisillä on skeemoja eli tiedostamattomia mentaalisia rakenteita, jotka edustavat yksilön yleistä tietoa maailmasta. Juuri skeemojen kautta vanha tieto vaikuttaa uuteen tietoon.
Yksi Bartlettin osallistujista esimerkiksi luki lauseen ”jotain mustaa tuli hänen suustaan” ja muisteli sen myöhemmin ”hänellä vaahtosi suu”. Tämä havainto voitiin selittää olettamalla, että syötetty tieto ei ollut yhdenmukainen minkään osallistujan hallussa olevan skeeman kanssa, joten alkuperäinen tieto rekonstruoitiin muodossa, joka oli yhdenmukainen jonkin osallistujan skeeman kanssa. Skeemakonstruktio kehitettiin aikana, jolloin psykologiaan vaikuttivat vahvasti behavioristiset ja assosiationistiset lähestymistavat; koska skeemakonstruktio ei ollut yhteensopiva näiden maailmankatsomusten kanssa, se lopulta hävisi näkyvistä.
Minskyn kehysteoria
1970-luvulla skeemakonstruktio otettiin kuitenkin uudelleen käyttöön psykologiassa tietojenkäsittelytieteilijä Marvin Minskyn työn ansiosta. Minsky yritti kehittää koneita, jotka osoittaisivat ihmisen kaltaisia kykyjä (esim. hahmottaa ja ymmärtää maailmaa). Yrittäessään ratkaista näitä vaikeita ongelmia hän törmäsi Bartlettin työhön. Minsky päätteli, että ihmiset käyttivät tallennettua tietämystään maailmasta suorittaakseen monia niistä prosesseista, joita hän yritti jäljitellä koneella, ja siksi hänen oli annettava koneilleen tämäntyyppistä tietämystä, jos ne koskaan saavuttaisivat ihmisen kaltaisia kykyjä. Minsky kehitti kehyskonstruktion tavaksi esittää tietoa koneissa. Minskyn kehysehdotusta voidaan pitää lähinnä skeemakonstruktion kehittelynä ja täsmentämisenä. Hän käsitteli kehystiedon olevan vuorovaikutuksessa maailmasta tulevan uuden erityistiedon kanssa. Hän ehdotti, että kiinteä yleinen tieto esitettäisiin kehyksenä, joka koostuisi lähtö- ja saapumispaikoista, jotka hyväksyvät tietyn arvoalueen. Jos maailma ei tarjonnut tiettyä arvoa tietylle aukkopaikalle, se voitiin täyttää oletusarvolla.
Tarkastellaan esimerkiksi geneerisen (tyypillisen) peruskoulun luokkahuoneen representaatiota. Tällaisen luokkahuoneen kehys sisältää tiettyjä tietoja, kuten että huoneessa on seinät, katto, valot ja ovi. Ovi voidaan ajatella aukkona, joka hyväksyy arvot kuten puuovi tai metalliovi, mutta ei hyväksy arvoa kuten hyytelöstä tehty ovi. Jos ihminen tai kone yrittää esittää tiettyä peruskoulun luokkahuonetta, ihminen tai kone instantioi geneerisen kehyksen kyseistä luokkahuonetta koskevilla tiedoilla (esim. luokkahuoneen yhdellä seinällä on ikkuna ja ovi on puinen ja siinä on pieni lasilevy). Jos henkilö ei jostain syystä havaitse luokkahuoneen valoja, hän voi täyttää valaistuskehyksen oletusarvolla, jonka mukaan ne ovat loisteputkivaloja. Tämä ehdotus antaa hyvän selityksen monille ilmiöille. Se selittää esimerkiksi sen, miksi joku olisi hyvin yllättynyt kävellessään peruskoulun luokkahuoneeseen ja havaitessaan, että siinä ei ole kattoa, ja se selittää sen, että joku saattaa muistaa, että tietyssä luokkahuoneessa oli loisteputkivaloja, vaikka siellä ei ollutkaan.
Moderni skeemateoria
Minskyn työllä tietojenkäsittelytieteen parissa oli voimakas ja välitön vaikutus psykologiaan ja kasvatustieteeseen. Vuonna 1980 kognitiivinen psykologi David Rumelhart kehitti Minskyn ajatuksia ja muutti ne eksplisiittisesti psykologiseksi teoriaksi monimutkaisen tiedon mentaalisesta esittämisestä. Roger Schank ja Robert Abelson kehittivät käsikirjoituskonstruktion käsittelemään yleistä tietoa toimintasarjoista. Skeemateoria tarjosi selityksiä monille kirjallisuudessa jo esiintyneille kokeille ja johti hyvin monenlaisiin uusiin empiirisiin tutkimuksiin. Asiaankuuluvan skeeman tarjoaminen paransi vaikeaselkoisesti kirjoitettujen tekstikatkelmien ymmärtämistä ja muistamista, ja vahvojen skeemojen osoitettiin johtavan suuriin inferenssivirheiden määriin muistamisessa.
Skeeman laaja vs. suppea käyttö
Jälkikäteen tarkasteltuna on selvää, että skeemateoriassa on vallinnut epäselvyys skeema-termin suppean käytön ja laajan käytön välillä. Esimerkiksi Rumelhart määritteli vuoden 1980 klassisessa artikkelissaan skeeman ”tietorakenteeksi, joka edustaa muistiin tallennettuja yleiskäsitteitä” (s. 34). Hän kuitenkin jatkoi toteamalla, että ”on olemassa skeemoja, jotka edustavat tietämystämme kaikista käsitteistä: esineistä, tilanteista, tapahtumista, tapahtumasarjoista, toimista ja toimintasarjoista” (s. 34). Skeemat määritellään siis usein yleisen tiedon mentaalisen representaation muodoksi, mutta sitten niitä käytetään terminä kaiken tiedon representaatiolle.
Skeema-termin käyttämiseen viittaamaan kaikenlaiseen monimutkaiseen tietoon liittyy vakavia ongelmia. Ensinnäkin uutta teknistä termiä ei tarvita, koska tavallisella termillä tieto on tämä merkitys. Lisäksi jos skeemateoriaa käytetään kaiken tiedon selittämiseen, se epäonnistuu. Useat kirjoittajat ovat huomauttaneet, että skeemateoria, sellaisena kuin se on tällä hetkellä kehitetty, ei pysty käsittelemään niitä tiedon muotoja, joihin ei liity vanhaa yleistä tietoa. Näin ollen skeemateoria selittää pitkäkestoisessa muistissa olevan tiedon siitä, että Oklahoman osavaltio on suoraan Texasin osavaltion yläpuolella. Skeemateoria ei kuitenkaan anna selitystä sille uudelle representaatiolle, jonka ihminen kehittää kaupungista, kun hän matkustaa sen läpi ensimmäistä kertaa.
Siksi näyttää parhaalta käyttää termiä skeema suppeammassa merkityksessä, geneerisen tiedon mentaalisen representaation muotona. Jos omaksutaan suppeampi käyttö, on kuitenkin hyväksyttävä, että skeemat ovat sopivia representaatioita vain tietämyksen osajoukolle ja että muihin tietämyksen muotoihin tarvitaan muita mentaalisen representaation muotoja. Esimerkiksi mentaalisia malleja tarvitaan tiedon erityisten ei-skemaattisten näkökohtien, kuten tuntemattoman kaupungin pohjapiirroksen, esittämiseen, kun taas naiiveja teorioita tai kausaalisia mentaalisia malleja tarvitaan kausaalisia/mekaanisia ilmiöitä koskevan tiedon esittämiseen.
Skeemateoria kasvatuksessa
Pedagoginen psykologi Richard Andersonilla oli tärkeä rooli skeemateorian esittelemisessä kasvatusalan yhteisölle. Vuonna 1977 julkaistussa artikkelissa Anderson huomautti, että skeemat tarjosivat esitysmuodon monimutkaiselle tiedolle ja että konstruktio tarjosi ensimmäistä kertaa periaatteellisen selityksen siitä, miten vanha tieto voi vaikuttaa uuden tiedon hankkimiseen. Skeemateoriaa sovellettiin välittömästi lukemisprosessin ymmärtämiseen, jossa se toimi tärkeänä vastapainona puhtaasti alhaalta ylöspäin suuntautuville lähestymistavoille lukemiseen. Skeemateoreettiset lähestymistavat lukemiseen korostavat, että lukemiseen liittyy sekä alhaalta ylöspäin suuntautuvaa tietoa silmään tulevista havaituista kirjaimista että ylhäältä alaspäin suuntautuvan tiedon käyttöä mielekkään representaation rakentamiseksi tekstin sisällöstä.
Skeeman laaja vs. kapea käyttö kasvatustieteessä
Ongelma skeema-termin laajaan ja kapeaan käyttöön liittyen nousi esiin kasvatustieteessä samoin kuin kognitiivisessa psykologiassa. Esimerkiksi Andersonin klassisessa, vuonna 1977 julkaistussa artikkelissa Schema in Education (Skeemat kasvatuksessa) hän omaksuu selvästi laajan näkemyksen. Hän hyökkää kapeaa näkemystä vastaan ja sanoo, että on mahdotonta, ”että ihmiset ovat tallentaneet skeeman jokaista kuviteltavissa olevaa kohtausta, tapahtumasarjaa ja viestiä varten” (s. 421), ja että ”riittävän teorian on selitettävä, miten ihmiset selviytyvät uutuudesta” (s. 421). Suunnilleen samaan aikaan kirjoitetussa artikkelissa (1978) Anderson kuitenkin toteaa, että ”skeema edustaa yleistä tietoa” (s. 67), ja hän omaksuu kapean näkemyksen systemaattisesti koko artikkelin ajan. Patricia Alexander, Diane Schallert ja Victoria Hare toteavat vuonna 1991 julkaisemassaan artikkelissa terminologiasta koulutuksessa, että systemaattinen epäselvyys kapean ja laajan näkemyksen välillä on tehnyt hyvin vaikeaksi tulkita tietyn kirjoittajan käyttämää termiä skeema koulutuskirjallisuudessa.
Skeemateorian opetukselliset vaikutukset
Monet kirjoittajat ovat johtaneet skeemateoriasta opetuksellisia ehdotuksia. He ovat ehdottaneet, että asiaankuuluva tieto olisi aktivoitava ennen lukemista, että opettajien olisi pyrittävä tarjoamaan ennakkotietoa ja että korkeamman asteen ymmärtämisprosessien opettamiseen olisi kiinnitettävä enemmän huomiota. Monet näistä ehdotuksista eivät ole uusia, mutta skeemateoria näyttää tarjoavan teoreettisen ja empiirisen perustan opetuskäytännöille, joita jotkut kokeneet opettajat jo toteuttivat.
Skeemateorian vaikutus koulutukseen
Skeemateoria on tarjonnut koulutukselle tavan ajatella joidenkin monimutkaisten tietämysmuotojen esittämistä. Se on kiinnittänyt huomiota siihen, millainen rooli vanhalla tiedolla on uuden tiedon hankkimisessa, ja korostanut ylhäältä alaspäin suuntautuvien, lukijalähtöisten vaikutteiden merkitystä lukuprosessissa.