Waarom leren leerlingen meer van animaties met pauzes?

Geplaatst op 1 juni 2016

Auteurs: Ingrid Spanjers, Jimmie Leppink, Jeroen van Merriënboer, Tamara van Gog

Animaties en instructievideo’s zijn aantrekkelijk voor het onderwijs. Willen deze echter effectief zijn – in de zin dat leerlingen er werkelijk van leren – dan moet er bij het ontwerp rekening gehouden worden met de werking van het geheugen en hoe mensen gebeurtenissen waarnemen en verwerken. Bijvoorbeeld door de beelden in stukjes op te delen en deze met korte pauzes ertussen te tonen.

Hoe functioneert het hart? Hoe werkt een dynamo? Wat gebeurt er in een elektrisch circuit? Dit soort biologische, mechanische en natuurkundige processen kunnen helder uit gelegd worden aan de hand van een animatie of instructievideo. Datzelfde geldt voor procedures en taken, die zo stap voor stap zijn voor te doen. Waar een serie plaatjes, zoals bij een stripverhaal, slechts een aantal momenten kan tonen en de leerling zelf moet bedenken wat er in de tussentijd is gebeurd, laat een animatie of instructievideo de complete beweging of het volledige dynamische proces zien. Dit maakt animaties en instructievideo’s aantrekkelijk voor het onderwijs. En met betere computers, softwareprogramma’s en internetverbindingen zijn er ook steeds meer mogelijkheden om deze aan leerlingen in de klas (en thuis) te laten zien. Bijvoorbeeld via populaire websites als KhanAcademy en YouTube. Daar wordt bijvoorbeeld bij flipping the classroom gebruik van gemaakt. Hierbij krijgen leerlingen buiten de reguliere lestijd uitleg via animaties en instructievideo’s, zodat er in de les meer tijd is voor het beantwoorden van vragen en het actief bezig zijn met de lesstof.

Segmentatie-effect

We weten dat animaties en instructievideo’s een toegevoegde waarde kunnen hebben voor het onderwijs. Maar niet altijd: uit onderzoek blijkt dat ze niet altijd even effectief te zijn voor het leerproces en leerresultaat. Sterker nog: soms zijn animaties en instructievideo’s zelfs minder effectief dan een serie plaatjes (Höffler & Leutner, 2007). Hoe komt dat?

In wezen is de vormgeving daar debet aan. Om animaties en instructievideo’s zo effectief mogelijk te maken, moeten ze zó vormgegeven worden dat ze rekening houden met hoe het geheugen werkt en hoe mensen gebeurtenissen en procedures waarnemen. Er is een aantal manieren om dit te doen; één daarvan is het tonen van de animatie of instructievideo met korte pauzes, die de informatie in betekenisvolle stukjes opdelen. Dit heet het segmentatie-effect of segmentatieprincipe.

Uit verschillende studies (in totaal veertien) is gebleken dat leerlingen die gesegmenteerde animaties of instructievideo’s bekeken, daar meer van leerden dan leerlingen die de ononderbroken versies van dezelfde animaties of video’s zagen. Soms was dat een klein beetje meer, soms veel meer. Gemiddeld genomen had segmentatie echter een medium effect.

Waarom is segmentatie dan zo effectief? Er zijn twee belangrijke verklaringen voor (Spanjers et al, 2010). Ten eerste houdt segmentatie beter rekening met de beperkingen van het werkgeheugen en ten tweede sluit segmentatie beter aan bij de manier waarop mensen gebeurtenissen waarnemen. Hieronder gaan we op beide nader in.

Figuur 1: Studies met een klein tot medium effect, een medium tot groot effect en een groot effect voor segmentatie van een animatie of instructievideo. (Referenties artikelen)

Rekening houden met het werkgeheugen

Informatie die leerlingen gepresenteerd krijgen, gaat van hun ogen en/of oren eerst naar het zintuiglijk geheugen. Dit selecteert informatie, die het werkgeheugen vervolgens verwerkt (dat wil zeggen: herhaald en gekoppeld aan andere nieuwe of reeds bekende informatie). Vervolgens wordt informatie die succesvol verwerkt is, opgeslagen in het langetermijngeheugen, in de vorm van schema’s. We zeggen dan dat informatie geleerd is. De belangrijkste bottleneck in dit proces is de capaciteit van het werkgeheugen: dit kan slechts beperkt informatie verwerken en vasthouden (Barrouillet & Camos, 2007). Daarom is het bij het vormgeven van lesmateriaal van belang om met deze beperkingen van het werk geheugen rekening te houden.

Wat betekent dit nu voor animaties en instructievideo’s? Kenmerkend voor film is devergankelijkheid van informatie: wat het ene moment te zien of te horen is, is het volgende moment níet meer te zien of te horen. Dit vraagt van leerlingen dat zij in hun werkgeheugen actief houden wat zij op een eerder moment gezien of gehoord hebben, zodat zij dit kunnen verbinden met wat zij later zien of horen. Tegelijkertijd moeten de leerlingen ook informatie verwerken om zich een beeld te vormen bij wat er uitgelegd wordt in de animatie of video. Zowel het actief houden als het verwerken van informatie gebeurt in het werkgeheugen. Daarom kan het leren van animaties en video’s zeer belastend voor het werkgeheugen zijn. Wanneer leerlingen de informatie niet goed tegelijkertijd actief kunnen houden en verwerken, dan hindert dat het leren.

Een oplossing hiervoor is segmentatie. Door de animaties en instructievideo’s te laten zien in kleine, maar betekenisvolle stukjes, met korte pauzes tussen die stukjes, krijgen leerlingen even de tijd om aandacht te besteden aan het verwerken en actief houden van de informatie uit het vorige stukje, voordat ze nieuwe informatie gepresenteerd krijgen. Dit voorkomt dat er een te grote belasting van het werkgeheugen optreedt (Spanjers et al., 2010). En zo neemt het risico af dat informatie het ene oor in gaat en het andere oor weer uit. Hierdoor is het leren van gesegmenteerde animaties en video’s effectiever dan het leren van continue animaties en video’s.

Rekening houden met waarneming van gebeurtenissen en procedures

Wanneer mensen een gebeurtenis of procedure zien, dan delen ze deze in hun hoofd op in subgebeurtenissen of deelstappen. De manier waarop zij dat doen, beïnvloedt welke informatie dieper en welke minder diep wordt verwerkt, en daardoor ook welke informatie uiteindelijk in het langetermijngeheugen komt (Zacks et al., 2007).

De vormgeving van een instructievideo of animatie kan leerlingen ondersteunen in het – in hun hoofd – op de juiste manier opdelen van de gepresenteerde informatie, en daarmee in het leren ervan (Zacks et al., 2007). De korte pauzes in gesegmenteerd beeldmateriaal geven leerlingen niet alleen even tijd om die informatie te verwerken zonder dat er nieuwe informatie binnenkomt, maar kunnen hen ook helpen om de informatie op de juiste manier in subgebeurtenissen of deelstappen op te delen. Zo worden ze geholpen om te zien welke informatie bij elkaar hoort, en dus om de structuur in de te leren informatie te zien.

Een sprekend voorbeeld hiervan komt uit een onderzoek van Boltz (1992). Dit onderzoek liet zien dat de plaatsing van reclameblokken effect had op wat mensen zich herinnerden van een tv-serie. Wanneer reclameblokken een aflevering van een miniserie op de juiste manier in stukken verdeelden, onthielden de kijkers beter wat er gebeurde in de miniserie dan wanneer er geen reclameblokken waren of wanneer deze de aflevering op een onlogische manier in stukken verdeelden. Natuurlijk zijn miniseries geen lesmateriaal en zitten er in het meeste lesmateriaal geen reclameblokken, maar dit onderzoek doet vermoeden dat het opvallender maken van de structuur in elk geval ten dele de effectiviteit van segmentatie voor het leren van animaties en instructievideo’s kan verklaren.

Dit voorbeeld geeft, evenals enkele andere studies, voorzichtige aanwijzingen voor de tweede verklaring voor het positieve effect van segmentatie op het leren van animaties en instructievideo’s (Spanjers et al., 2010). Er is echter nog meer onderzoek nodig.

Voorkennis bepalend voor effect segmentatie

Het gesegmenteerd aanbieden van animaties en instructievideo’s heeft dus belangrijke positieve effecten voor het leren. Maar positieve effecten worden vooral gevonden voor leerlingen die weinig voorkennis hebben over het onderwerp van de animatie of instructievideo. Wanneer ze meer voorkennis hebben, kunnen ze beter omgaan met de vergankelijkheid van de informatie en zijn ze zelf al in staat om de structuur in de informatie te zien omdat ze daarvoor schema’s beschikbaar hebben in hun langetermijngeheugen. Wanneer de structuur toch nog door segmentatie extra benadrukt wordt, gaan leerlingen die aangegeven structuur vergelijken met de structuur in de schema’s in hun langetermijngeheugen. Dit vergelijken is echter niet nodig voor het leren: de werkgeheugencapaciteit die leerlingen daaraan besteden kunnen ze beter besteden aan het beter bestuderen van de informatie (Khacharem et al., in druk).

Concluderend kunnen we stellen dat segmentatie van animaties en instructievideo’s helpt bij het goed opnemen en verwerken van nieuwe informatie, maar dat deze wegwijzers slechts tijdelijk belangrijk zijn; wanneer leerlingen meer kennis verwerven over een onderwerp, is segmentatie niet langer nodig.

Referenties

Barrouillet, P. & Camos, V. (2007). The timebased resourcesharing model of working memory. In N. Osaka, R.H. Logie & M. D’Esposito (Red.), The cognitive neuroscience of working memory (pp. 5980). Oxford, Verenigd Koninkrijk: Oxford University Press.
Boltz, M. (1992). Temporal accent structure and the remembering of filmed narratives.Journal of Experimental Psychology: Human perception and performance, 18, 90105.
Höffler, T.N. & Leutner, D. (2007). Instructional animation versus static picture: A meta-analysis. Learning and Instruction, 17, 722-738.
Khacharem, A., Zoudji, B. & Kalyuga, S. (in druk). Expertise reversal for different forms of instructional designs in dynamic visual representations. British Journal of Educational Technology.
Spanjers, I.A.E., Gog, T. van & Merriënboer, J.J.G. van (2010). A theoretical analysis of how segmentation of dynamic visualizations optimizes students’ learning. Educational Psychology Review, 22, 411-423.
Zacks, J.M., Speer, N.K., Swallow, K.M., Braver, T.S. & Reynolds, J.R. (2007). Event perception: A mindbrain perspective. Psychological Bulletin, 133, 273-293.

Toekenning: Het onderzoek naar segmentatie van deze auteurs werd gefinancierd door de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk onderzoek (NWO; project #40007017).

Wat we weten over segmentatie van animaties en instructievideo’s

Leerlingen leren meer van animaties en instructievideo’s als deze zijn opgedeeld in stukjes (segmenten), die met korte pauzes ertussen worden aangeboden. Dit heet het segmentatie-effect.
Voor het segmentatie-effect zijn twee verklaringen:
- Het vermindert de belasting van het werkgeheugen. De leerling krijgt even de tijd om te verwerken wat hij heeft gezien, voordat hij weer nieuwe informatie te zien krijgt.
- Het helpt leerlingen de structuur in de informatie te zien. De korte pauzes geven namelijk aan welke informatie samen een stukje vormt (een stap in een proces).
Segmentatie bevordert het leren alleen bij leerlingen die weinig of geen voorkennis hebben van het onderwerp van de animatie of instructievideo.

Bron: Kennisnet

Heb je vragen over dit thema? Stel ze in de onderwijs community binnen de Wij-leren.nl Academie!