LVS
Digitale toetsen
Professionalisering
Blended learning E-learning trends en ontwikkelingen
Rekenen
Dyscalculie Verbeteren rekenvaardigheid mbo
Taal
Game Interactieve Fictie Vroege ontwikkeling geletterdheid ICT-vroege geletterdheid Verhaalbegrip kleuters met ICT
Leren
Adaptieve software Blended learning Cognitieve balans Onderzoekend leren Kwaliteit leermateriaal Effectiever onderwijs Edutainment Blended learning effect E-portfolio’s Burgerschap games Verbeteren leerprestaties ICT differentiatie Mythe van leerstijlen
Lezen
Lezen met lees-app Ontluikende geletterdheid ICT oplossing problemen lezen Digitale leeskilometers groep 3
Middelen
Computerapplicaties Digitaal schoolbord ICT-beleidsplan Leren in 2020 - 1 ICT in kindcentra Leren in 2020 - 2 Onderwijs en ICT Werking en beperking
Problemen
Cyberpesten Digitale dementie Digitale media en kinderhersenen Problematisch internetgedrag Kleuters en iPads
ICT
Digitale leermiddelen Digitale geletterdheid vo ICT-innovatie Tablet in het onderwijs Nieuwsgierigheid computergames Integreren in klassenpraktijk Buitenschoolse mediagebruik Jonge kinderen en tabletgebruik Digitale gymles Opleiding ICT beheerder
Verder kijken
ict onderwijs digitale vaardigheden ICT rekenen software internet informatie zoeken kennis learning analytics samenwerkend leren metacognitieve vaardigheden tutor scaffolding multimedia beeld geluid audio multimedia geheugen ict multimedia geheugen ict effectief leren multimedia geheugen ict effectief leren bronnen multimedia geheugen zelfsturing ict opbrengstgericht werken digitaal leerlingvolgsysteem professionalisering ict praktijk serious games beroepsonderwijs synchroon coachen opleiding leraren tekst schrijven outline tool toetsen leerlingvolgsysteem opbrengsten TPACK ICT integratie onderwijs typen schrijven typecursus lezen videovoorbeelden ict effect animatie leerproces instructie video

 

Effectief leren van multimediale leerbronnen - deel 2

Geplaatst op 1 juni 2016

Auteurs: Liesbeth Kester, Jeroen van Merriënboer

Van effectieve verwerking naar effectief leren

Wanneer een multimediale leerbron is afgestemd op de werking van ons geheugen kan effectief leren plaatsvinden. Effectief leren als in: diepe verwerking van het leermateriaal. Effectief leren leidt tot expertise en expertise in een bepaald domein resulteert in steeds rijkere en geavanceerdere schema’s in het langetermijngeheugen. Expertise is dus niet zozeer het vermogen om te kunnen redeneren met een groot aantal elementen, want dit kan niet met ons beperkte werkgeheugen; het is de beschikking hebben over rijke en geavanceerde schema’s. In een notendop bevatten deze schema’s declaratieve kennis en procedurele kennis. Declaratieve kennis stelt ons in staat de wereld om ons heen te begrijpen en samen met procedurele kennis stelt het ons ook in staat in de wereld om ons heen te handelen.
Twee complementaire processen leiden tot expertiseontwikkeling, namelijk schemaconstructie en schema-automatisering. Schemaconstructie is een (vaak) bewust proces dat resulteert in steeds complexere schema’s die ontstaan door steeds meer elementen of schema’s te koppelen. Deze schema’s bevatten kennis en zorgen voor een sterke vermindering in de belasting van het werkgeheugen omdat het werkgeheugen schema’s, ongeacht hun complexiteit, verwerkt als één element. Dus: wat voor de één een grote hoeveelheid elementen is, is voor een andere, meer ervaren persoon maar één element, omdat deze de afzonderlijke elementen al in een schema heeft ondergebracht. Hierdoor kan het voorkomen dat nieuwe informatie voor iemand met veel relevante expertise goed te begrijpen is, terwijl het voor een ander, met een beperkte voorkennis, niet begrijpelijk is.
Schema-automatisering treedt op wanneer leerlingen herhaaldelijk en succesvol een bepaald cognitief schema toepassen. Ook schema-automatisering vermindert de belasting op het werkgeheugen. Geautomatiseerde schema’s hebben een directe koppeling met gedrag (denk aan blind typen – wie dat kan is zich niet meer bewust van de sturing van zijn vingers op het toetsenbord) en zijn actief buiten het werkgeheugen om. Hierdoor belasten ze het werkgeheugen niet.
De vraag is nu hoe multimediale leerbronnen deze twee processen kunnen bevorderen. Hieronder worden achtereenvolgens schemaconstructie en schema-automatisering uitgewerkt, waarbij het gaat om inzicht in de mechanismen die hierbij een rol spelen en hoe deze vertaald kunnen worden in multimediale leermiddelen.

Schemaconstructie: bouwen en uitbreiden

Om schema’s te (re)construeren moet een leerling algemene informatie uit een reeks specifieke voorbeelden destilleren (generaliseren). Aan de hand van de rode draad bouwt hij generieke schema’s, die toepasbaar zijn op meerdere situaties. Voldoet een generiek schema niet voor een specifieke situatie, dan kan hij details toevoegen om het wel toepasbaar te maken (discrimineren). Dit proces van bouwen middels generalisatie en discriminatie heet inductie(Holland et al., 1989). Het is een bewust uitgevoerd, strategisch en gecontroleerd proces (mindful abstraction, Perkins & Salomon, 1989).
Met deze voorkennis is een leerling vervolgens in staat nieuwe informatie te begrijpen (in welk schema hoort dit thuis?) en te structureren (integreren in het schema). Dit proces van uitbreiden heet elaboratie (Willoughby et al., 1997). Effectieve multimediale leerbronnen stellen leerlingen in staat om generieke en/of specifieke schema’s te bouwen en deze vervolgens uit te breiden. Schema’s bouwen doen leerlingen door aan verschillende leertaken te werken. Schema’s uitbreiden doen ze door middel van het verwerken van ondersteunende informatie. Hieronder werken we beide begrippen uit, waarbij we beschrijven welke kenmerken belangrijk zijn voor de effectiviteit ervan.

  • Bouwen middels leertaken

Leertaken stellen leerlingen in staat betekenisvolle taken uit te voeren in een realistische context. Voorbeelden zijn een projectkamer, een gesimuleerd kantoor, een fysieke simulator zoals een nagebouwde cockpit, een serious game of een stage bij een bedrijf. De leerlingen leren hier vaardigheden zoals probleemoplossen en redeneren, maar doen ook routinevaardigheden op. Door aan verschillende leertaken te werken, construeren leerlingen schema´s middels generalisatie en discriminatie (inductie), waardoor ze in staat zijn de vaardigheden op termijn zelfstandig uit te voeren. Simulaties of serious games zijn uitermate geschikt om leerlingen alle aspecten van een levensechte taakuitvoering te laten integreren en coördineren.

Wat maakt multimediale leertaken effectief?

Variatie
Variatie is het sleutelwoord als het gaat om effectiviteit: leertaken moeten voldoende van elkaar verschillen om generalisatie en discriminatie mogelijk te maken. Dit heet het variatieprincipe. Het gaat dan om de dimensies die ook in de werkelijkheid variëren, zoals de condities die gelden voor taakuitvoering, de presentatie van een taak, of de duidelijkheid van bepalende karakteristieken. Verschillende studies laten zien dat een grote mate van variatie tussen leertaken tot een sterkere transfer leidt (Quilici & Mayer, 1996; Paas & Van Merriënboer, 1994; Corbalan et al., 2009). Met name generalisatie (het vormen van algemene, abstracte schema’s) helpt leerlingen de verworven vaardigheden toe te passen in nieuwe situaties.
Een speciale vorm van variatie is contextuele interferentie. Hierbij verschilt de volgorde waarin taken worden aangeboden. Een oefenschema met een lage contextuele interferentie biedt bloksgewijs eerst het ene type taak aan, vervolgens het andere en zo verder (AAA BBB CCC). Een oefenschema met een hoge contextuele interferentie biedt de taken van een verschillend type in willekeurige volgorde aan (DEC AAB EDC). Het kost leerlingen op deze manier meer moeite om een vaardigheid aan te leren, maar het leerresultaat is beter omdat ze gestimuleerd worden te generaliseren. Er is dus meer transfer omdat leerlingen beter in staat zijn om nieuwe taken, die ze niet eerder geoefend hebben, uit te voeren (De Croock & Van Merriënboer, 2007; de Croock et al., 1998; Helsdingen et al., 2011a, 2011b; Olina et al., 2006; Van Merriënboer et al., 2002).

  • Uitbreiden middels ondersteunende informatie

Ondersteunende informatie helpt de leerling zijn leertaken uit te voeren. Het is informatie over het domein (wat is dit, hoe is dit georganiseerd, hoe werkt dit) inclusief domeinspecifieke systematische probleemaanpakken. Deze specificeren de verschillende fasen van een probleemoplosproces en geven de leerling vuistregels om deze fasen te doorlopen. Zo leert hij effectief problemen op te lossen en te redeneren in een bepaald domein.
Traditionele leerbronnen voor ondersteunende informatie zijn tekstboeken, leraren en realia (levensechte zaken: in een les over honden neemt de leraar zijn hond mee). Tekstboeken bevatten een beschrijving van de theorie. Leraren bespreken in hun les de belangrijkste punten uit de theorie, demonstreren mogelijke probleemaanpakken of presenteren er expertvoorbeelden van, en geven feedback op hoe de leerlingen hun taken hebben uitgevoerd. Realia tot slot illustreren de theorie.
Multimediale leerbronnen als hypermedia-omgevingen (zoals Wikipedia) en sociale media nemen deze functies van traditionele leerbronnen (gedeeltelijk) over. Zij presenteren de theorie en de realia op een zeer interactieve manier en leggen de probleemaanpakken uit middels expertvoorbeelden op video. Sociale media kunnen gericht zijn op het delen en bediscussiëren van ondersteunende informatie met anderen.

Wat maakt multimediale ondersteunende informatie effectief?

Combinatie tekst en (bewegend) beeld
Aanbieden van informatie via een combinatie van tekst en beeld zet verschillende cognitieve processen in werking, resulterend in rijkere cognitieve schema’s. Dit komt het onthouden en begrijpen van de stof ten goede (Mayer, 2009). Dit multimediaprincipe is ruimschoots onderzocht en bevestigd (Mayer, 2009). Maar er zijn wel kanttekeningen bij te maken. Onderzoek laat namelijk ook zien dat de effectiviteit afhangt van factoren als de leerinhoud (De Westelinck et al., 2005; Corradi et al., 2012), het type plaatjes (Sung & Mayer, 2012) en het type taak (Van Genuchten et al., 2012). Het toevoegen van plaatjes aan tekst leidt dan ook niet altijd tot beter leren. Soms is het presenteren van alleen tekst effectiever (Rasch & Schnotz, 2009).
Wanneer bewegend beeld wordt ingezet (in casu animaties en video’s van processen en mechanismen die gedurende de tijd veranderen) kan dit het proces van uitbreiding bevorderen (Ainsworth & Van Labeke, 2004). Dit geldt in het bijzonder als ze betrekking hebben op (menselijke) beweging (bijvoorbeeld Imhof et al., 2012), zoals een animatie van hoe iemand een band plakt, een wond hecht of een machine bedient. Dit heet het dynamische visualisatieprincipe.

Activatie voorkennis
Leerlingen die aangemoedigd worden na te denken over wat ze al weten van een onderwerp, kunnen nieuwe informatie beter opnemen in bestaande schema’s en deze beter begrijpen en onthouden. Dit is het voorkennisactivatieprincipe (De Grave, Schmidt & Boshuizen, 2001). Verschillende voorkennisactivatiestrategieën zijn effectief gebleken, bijvoorbeeld probleemanalyse (De Grave et al., 2001; Schmidt et al., 1989), perspectiefneming (Anderson et al., 1983; Goetz et al., 1983), brainstormen (Machiel-Bongaerts et al., 1993, 1995) en concept mapping (Gurlitt et al., 2012, 2006; Gurlitt & Renkl, 2008).
De voorkennis van leerlingen kan op verschillende manieren worden geactiveerd, bijvoorbeeld via verbale instructies, plaatjes of animaties. Zo kan een animatie van de in- en uitstroom van bloed door het hart de voorkennis van een leerling op dit vlak activeren, maar een serie plaatjes kan dat ook. Welke vorm het beste gekozen kan worden, hangt af van de doelgroep. Uit onderzoek blijkt dat leerlingen die al meer van een onderwerp weten hun voorkennis beter activeren met statische plaatjes, terwijl leerlingen die nog weinig van een onderwerp weten hun voorkennis beter activeren met animaties (Wetzels, 2009; Kalyuga, 2008; Schnotz & Rasch, 2005). Leerlingen met veel voorkennis zijn in staat statische plaatjes mentaal te animeren. Ze activeren dus hun eigen kennis over de beweging en dit vergemakkelijkt de integratie van nieuwe informatie in bestaande informatie. Kortom: het mentaal animeren van plaatjes is het meest effectief, maar vereist meer voorkennis.

Leerling aan het denken zetten
Bij het leren van multimediale leerbronnen zijn leerlingen geneigd achterover te leunen, zoals bij het kijken naar de televisie. Dit leidt tot een oppervlakkige verwerking van nieuwe informatie, terwijl voor betekenisvol leren een diepe verwerking nodig is. Om dit te bewerkstelligen moeten leerlingen actief aan de slag met, bijvoorbeeld, het zelf-verklaren van de nieuwe informatie. Renkl (1999) introduceerde dit zelf-verklaringsprincipe in de context van het leren van voorbeelden, maar onderzoek laat zien dat het ook opgaat voor leren van hypermedia (Berthold et al., 2009; Cho & Jonassen, 2012; Johnson & Mayer, 2010). Effectieve multimediale leerbronnen zetten de leerling aan het denken, met vragen die hem aanzetten de stof voor zichzelf uit te leggen. De effectiviteit van deze zogenaamde zelf-verklaringsprompts hangt af van factoren als: voorkennis (Leppink et al., 2012; Roelle & Berthold, in press; Yeh et al., 2010) en het type prompt (Nokes et al., 2011).

Schema-automatisering: kenniscompilatie en versterking

Het tweede proces dat leidt tot expertiseontwikkeling is schema-automatisering. Leerlingen automatiseren de schema’s die zij hebben geconstrueerd door middel van twee stappen:kenniscompilatie en versterking.
Kenniscompilatie heeft betrekking op het vormen van procedures. Een voorbeeld is het leren van de procedure voor opbellen: pak de telefoon; toets tien cijfers in; druk op het groene hoorntje; wacht tot er opgenomen wordt; zeg je naam. Wanneer een kind leert telefoneren staat de ouder er eerst naast om stap voor stap instructie te geven. Na een tijdje hoeft dat niet meer: het kind doet het ‘automatisch’ goed, ofwel: de stappen van de procedure zijn gecombineerd in één schema. Op basis van dit schema kunnen weer specifieke schema’s ontstaan, zoals ‘opa en oma opbellen’. Ook dit is kenniscompilatie. Het gecombineerde schema bestaat uit het schema ‘opbellen’ inclusief het nummer van opa en oma. Kenniscompilatie gaat dus over het vormen van schema’s die iemands gedrag direct sturen. Dit noemen we procedurele kennis: iets kunnen zonder dat je bewust weet hoe je het moet doen.
De tweede stap is het versterken van de schema’s. De zeer specifieke schema’s die ontstaan door kenniscompilatie zijn in eerste instantie zwak. Vergelijk het met een zogenoemd olifantenpaadje: als iemand één keer het voetpad door de berm afsnijdt leidt dat nog niet tot een pad – als dat honderd keer gebeurt wel. Zo werkt het ook in het geheugen: door kenniscompilatie ontstaat een geheugenspoor, dat door herhaaldelijk gebruik een sterk geheugenpad wordt. Hoe vaker een leerling het schema succesvol inzet, hoe sterker het wordt en hoe groter de kans is dat hij het snel en op de juiste manier kan inzetten. Versterking van de schema’s vereist lange perioden van training om volledige automatisering te bereiken (Palmeri, 1999). Denk aan het oefenen van de tafels van vermenigvuldiging. Het resultaat is dat leerlingen routinevaardigheden ‘op de automatische piloot’ kunnen uitvoeren.
Multimediale leerbronnen die insteken op schema-automatisering bieden mogelijkheden voor kenniscompilatie door middel van procedurele informatie. Voor het versterken van schema’s kunnen leerlingen deeltaakoefeningen uitvoeren. Hieronder werken we beide uit.

  • Kenniscompilatie middels procedurele informatie

Het doel van procedurele informatie is leerlingen kennis te laten opdoen die noodzakelijk is voor het uitvoeren van routinevaardigheden. Het gaat om ‘hoe doe je dat’-instructies die vaak de vorm hebben van ‘als … dan’-regels. Verder gaat het om informatie die nodig is om deze instructies te begrijpen, vaak de definities van elementen uit deze instructies. Als leerlingen de spanning van een object in een elektrische schakeling moeten meten met een voltmeter, kan de ‘hoe doe je dat’-instructie bijvoorbeeld luiden: ‘Schakel de voltmeter parallel met het object waarvan je de spanning wilt meten’. Noodzakelijke informatie die nodig is om deze instructie te begrijpen is de definitie van een voltmeter, bij voorkeur geïllustreerd met een plaatje ervan.
Traditionele leerbronnen voor procedurele informatie zijn de leraar, job aids en learning aids. De leraar geeft procedurele informatie wanneer hij meekijkt over de schouders van de leerlingen en aanwijzingen geeft bij het uitvoeren van de routinevaardigheden (‘Nee, je moet dit instrument op deze manier vasthouden’, ‘Kijk, je moet nu deze optie selecteren’). Job aids en learning aids zijn bijvoorbeeld posters met veelgebruikte softwarecommando’s die aan de muren van het computerlokaal hangen, de gebruiksaanwijzing die naast een machine ligt, of de handleiding met veiligheidsmaatregelen voor stagiaires bij een bedrijf.
Modernere leerbronnen die procedurele informatie kunnen presenteren zijn bijvoorbeeld apps op tablets en smartphones, augmented reality-omgevingen en online hulpsystemen. Dit soort leerbronnen presenteren de procedurele informatie uit zichzelf of op verzoek van de leerling. Eenaugmented reality-omgeving kan procedurele informatie geven als een leerling naar een bepaalde display of controlepanel in de echte omgeving kijkt. Een online hulpsysteem geeft advies precies op het moment dat de leerling dit nodig heeft tijdens het werken aan een leertaak.

Wat maakt multimediale procedurele informatie effectief?

Just-in-time
Procedurele informatie die hoort bij een bepaalde vaardigheid moet actief zijn in het werkgeheugen op het moment dat een leerling de vaardigheid uitvoert. Alleen dan kan kenniscompilatie optreden (Van Merriënboer & Kirschner, 2013). De beste manier om dit te bewerkstelligen is door de procedurele informatie precies op het juiste moment (het just-in-time-principe) aan te bieden, ofwel op verzoek van een leerling ofwel ongevraagd. In dat laatste geval is meestal sprake van een leraar die aanwijzingen geeft tijdens de taakuitvoering – denk aan de chirurg die de arts in opleiding tijdens een operatie op het juiste moment uitlegt hoe hij een instrument het beste gebruikt. Augmented reality-systemen die gebruik maken van sensoren, bijvoorbeeld GPS voor locatiebepaling, kunnen deze taak van de leraar gedeeltelijk overnemen (Ternier et al., 2012).
Om ervoor te zorgen dat de procedurele informatie in het werkgeheugen beschikbaar is tijdens de taakuitvoering, kan een leerling deze informatie ook van tevoren uit het hoofd leren. Mayer en Moreno (2003) noemen dit ook wel het pretraining effect. In een overzichtsartikel laten zij zien dat leerlingen betere resultaten behalen wanneer ze eerst leren uit welke componenten een bepaald systeem bestaat alvorens ze leren hoe het systeem werkt (Devolder et al., 2009).

  • Versterking middels deeltaakoefeningen

Wie de tafels van vermenigvuldiging goed kent kan beter rekenen. Door bepaalde routinematige kennis en vaardigheden te oefenen verstevigen leerlingen hun basis, hun geautomatiseerde schema’s, waardoor ze in staat zijn de vaardigheden op termijn geheel geautomatiseerd uit te voeren. Multimediale leerbronnen die gericht zijn op vaardighedenontwikkeling in de vorm van deeltaakoefeningen, hebben dikwijls het karakter van op ‘stampen’ gericht computerondersteund onderwijs, al dan niet in de vorm van een app.

Wat maakt multimediale deeltaakoefeningen effectief?

Inoefening
Iemand leert beter autorijden als hij apart leert schakelen. Het inoefenen van een routinevaardigheid als schakelen in een auto heeft positieve effecten op leren en het uitvoeren van de hele taak. Leerlingen leren ‘op de automatische piloot’ te schakelen. En dat gebeurt zonder bewuste verwerking en laat daarmee het werkgeheugen onbelast. Hierdoor komt er capaciteit vrij voor de niet-routinematige vaardigheden zoals probleemoplossen en redeneren (het inschatten van lastige verkeerssituaties).
Uit onderzoek blijkt dat inoefening effectief is mits het gebeurt in de context van de hele taak (Carlson et al., 1989, 1990). Leerlingen hebben dus een relevante cognitieve context nodig om de routines te kunnen plaatsen. Dat blijkt ook uit een meta-analyse van Wickens en collega’s (2013) die vonden dat inoefening effectief is wanneer het plaatsvindt ná kennismaking met de hele taak, maar niet als het plaatsvindt tíjdens kennismaking met de hele taak.

Samengevat: Kenmerkend voor effectieve multimediale leerbronnen is dat ze leerlingen aanzetten tot een diepe verwerking van het leermateriaal. Dat gebeurt middels twee complementaire processen die ervoor zorgen dat het werkgeheugen minder belast wordt: schemaconstructie en schema-automatisering. Er ontstaat expertise: de beschikking hebben over rijke en geavanceerde schema’s, oftewel declaratieve en procedurele kennis. Schemaconstructie houdt in dat leerlingen cognitieve schema’s bouwen en uitbreiden. Dat gebeurt respectievelijk door middel van gevarieerde leertaken en ondersteunende informatie, op een manier die de voorkennis van de leerling activeert en de leerling aan het denken zet. In de informatie worden tekst en beeld gecombineerd. Heeft de doelgroep weinig voorkennis dan werken statische plaatjes het beste. Heeft de doelgroep veel voorkennis dan werken dynamische visualisaties het beste. Schema-automatisering treedt op als een leerling een schema herhaaldelijk en met succes toepast. Wat hiervoor nodig is, is kenniscompilatie en versterking. Multimediale leerbronnen die hierop insteken bieden respectievelijk procedurele informatie en deeltaakoefening. Procedurele informatie leert de leerling hoe hij routinevaardigheden uit moet voeren. Via deeltaakoefeningen oefent een leerling deze routinevaardigheden in, zodat hij deze ‘op de automatische piloot’ kan uitvoeren.

Details van het onderzoek

  
NWO-projectnummer:  
Titel onderzoeksproject:  
Looptijd:30-11--0001 tot 30-11--0001

[Bron: Nationaal Regieorgaan Onderwijsonderzoek (NRO)]

Gerelateerd

Edutainment
Educatieve software voor jonge kinderen
redactie
Verbeteren leerprestaties
Optimaal feiten leren met ict
redactie
ICT differentiatie
Ict inzetten met aandacht voor verschillen tussen leerlingen
redactie

Schrijf in voor de nieuwsbrief
Schrijf in voor de nieuwsbrief
Schrijf in voor de nieuwsbrief
Schrijf in voor de nieuwsbrief
[extra-breed-algemeen-kolom2]

NOT 2017

Reviews ontwikkelingsmateriaal




Inschrijven nieuwsbrief


Volg wij-leren.nl

Volg ons op LinkedIn Volg ons op twitter Volg ons op facebook

Mis geen bijdragen.