CLT: Wat je niét ziet, is veel belangrijker

De topchefs kunnen maaltijden bereiden voor iedereen, of het nu voor een kind is, iemand met een allergie of gewoon met een beperkte voorraad aan ingrediënten. Dat kunnen ze doen omdat ze heel veel kennis hebben over de ingrediënten en allerlei mogelijke (heerlijke) combinaties. Maar, enkel daarmee word je geen topchef. Je moet daarbij ook nog eens kennis hebben over de materialen die je in je keuken hebt. Als je niet weet hoe je oven werkt, zal je gebakje waarschijnlijk geen succes worden. Dan nog ben je er niet, want als je kennis hebt van de ingrediënten en de beschikbare materialen, dan heb je ook nog een hele keuze uit beschikbare technieken, want een chef die zijn spinazie flambeert, zal waarschijnlijk snel in een snackbar staan.

Als leraar werkt het eigenlijk precies hetzelfde. Wanneer je je methode blind volgt (of het advies van iemand die de zoveelste cursus komt geven op school) doe je eigenlijk niks meer of minder dan rechtstreeks uit het kookboek koken. Dan kun je ook heerlijke gerechten krijgen, maar je bent afhankelijk van de makers van het kookboek. Heb je een heel goed kookboek, dan heb je geluk, maar als je kookboek iets minder goed is, of zich vooral richt op de gemiddelde huis-tuin- en keuken-koker (ja, die heb ik zelf bedacht) dan zul je ook middelmatig eten serveren. Sommige onderwijsontwikkelaars lijken tevreden te zijn met fastfood, echter wil ik voor mijn leerlingen graag het beste wat er is.

Dus de “kritiek” die ik uitte, heeft daarmee te maken. Wanneer je als docent echt een professional wilt zijn, dan moet je ook op de hoogte zijn van zoveel mogelijk aspecten die met de kern van je vak te maken hebben, namelijk het lesgeven en het overdragen van kennis. Natuurlijk komen er ook andere zaken kijken bij “leraar zijn”, je moet ook goed kunnen omgaan met de leerlingen, interesse tonen, laten zien dat je om hen geeft, etc… maar hopelijk zijn we het er over eens dat de kern van je vak bestaat uit het overdragen van kennis (in de meeste vormen van ons onderwijs).

Het toepassen van al die kennis die de basis vormt voor het lesgeven, doe je ook op verschillende vlakken. Het allerbelangrijkste is uiteraard in je les zelf. De keuzes die je daar maakt, bepalen wat en hoe (en óf) er geleerd wordt. Die aspecten zal ik proberen in komende blogs uit te werken. Maar, wat mij zorgen baart, is dat er bij onderwijsvernieuwingen veel keuzes gemaakt worden door koks die eigenlijk vooral in een snackbar staan, of zonder nadenken het kookboek volgen. In het beste geval kom je als docententeam samen en bepaal je samen de koers, maar dan nog moet je maar hopen dat er veel kennis in je team is, anders ga je gewoon op je gevoel af. Dat dit gebeurt in het onderwijs, is wel zeker, ik heb het al vaak genoeg meegemaakt.

In een minder ideale situatie bepaalt de schoolleiding van bovenaf de koers, maar het is wel belangrijk dat ook die mensen op de hoogte zijn van al die ingrediënten, tools en technieken. Jammer genoeg is het mijn ervaring dat de meeste leidinggevenden vooral managers zijn en bij wijze van spreken het zout verwarren met de suiker als het aankomt op kennis van onderwijs. Gelukkig zijn er ook heel wat uitzonderingen, ik wil zeker niet alle schoolleiders over dezelfde kam scheren.

Mocht je je aangesproken voelen, no offense, ik zal mijn uiterste best doen om via dit blog een uitgebreide kookcursus te geven. Ik ben zelf zeker nog geen Michelin-chef (ben je dat ooit in het onderwijs?), maar ik ben er wel elke dag mee bezig. Ook door dit blog te schrijven, leer ik weer bij.  

Wat leren we op school?

Zullen we daar eens beginnen? Wat is het nu precies dat we onze leerlingen op school meegeven? Waarom zijn scholen überhaupt ooit ontstaan? Blijkbaar zijn ze toch érgens voor nodig, want kinderen lijken bepaalde vaardigheden niet automatisch op te pikken. Ik moet het eerste kind nog tegenkomen dat uit zichzelf heeft leren lezen en schrijven. Om hier een antwoord op te kunnen geven is het belangrijk dat we even dieper ingaan op de verschillende soorten kennis die er zijn.

David Geary (2007, 2008) maakt onderscheid tussen twee soorten kennis.

1. Biologisch primaire kennis (BPK)

Leren lopen, spreken (moedertaal!), luisteren, … deze zaken vallen onder biologisch primaire kennis. In de loop van generaties zijn we zo geëvolueerd dat we dit soort zaken automatisch oppikken. Het zijn zaken die eigenlijk erg ingewikkeld zijn, maar toch kost het ons weinig moeite om ze te leren. Wanneer je bijvoorbeeld leert spreken, dan moet je ontzettend veel informatie opgeslagen hebben en terzelfdertijd kunnen verwerken. Je moet weten hoe je je lippen moet bewegen en je tong, daarnaast moet je je adem reguleren en je stem sturen. Dat allemaal op hetzelfde moment met honderden verschillende variaties. Toch lukt het ons moeiteloos om dit op te pikken.

Onder biologisch primaire kennis valt ook bv. het herkennen van gezichten, algemeen probleemoplossingsvermogen en bijvoorbeeld het opslaan van informatie in je langetermijngeheugen.

Een zeer belangrijk kenmerk van biologisch primaire kennis is dat je het niet kunt onderwijzen. Je kunt iemand niet uitleggen hoe hij gezichten moet herkennen of hoe hij informatie moet opslaan in zijn langetermijngeheugen. Dit gaat automatisch, er is geen instructie voor nodig.

Generieke-cognitieve vaardigheden, zoals algemeen probleemoplossend denken, behoren ook tot die biologisch primaire kennis en ze zijn dus niet te onderwijzen. Daar zie je al één flater in sommige stokpaardjes van scholen, je kunt je leerlingen geen algemene probleemoplossende vaardigheden aanleren. Je kunt hen wel domein-specifieke probleemoplossende vaardigheden aanleren, maar dan komen we bij een andere categorie van kennis, namelijk de biologisch secundaire kennis.

2. Biologisch secundaire kennis (BSK)

Hieronder verstaan we zaken zoals schrijven, lezen, wiskunde,…. eigenlijk zowat alles wat op school geleerd wordt, daarom zijn scholen ook uitgevonden, het zijn namelijk zaken die je niet automatisch oppikt. Je leert niet op dezelfde manier lezen en schrijven, als spreken en luisteren. Toch zijn er nog scholen en onderwijsconcepten die hier wel van uitgaan. Biologisch secundaire kennis kun je eigenlijk omschrijven als de kennis die onze geavanceerde maatschappij vormt. Het is kennis die wél onderwezen moet worden, anders ga je het simpelweg niet leren. Ook domein-specifieke vaardigheden vallen in deze categorie. Op het vlak van wiskunde probleemoplossend denken, valt onder biologisch secundaire kennis.

Voor het verwerven van BPK zijn er verschillende systemen in onze hersenen. Leren spreken gebeurt niet door hetzelfde systeem als datgene dat je helpt bij het leren lopen. Voor het verwerven van BSK zijn we echter afhankelijk van één systeem, namelijk dat systeem waarbij het werkgeheugen en het langetermijngeheugen een hele grote rol spelen.

In dit blog zal ik het hebben over hoe we biologisch secundaire kennis verwerven, want dat is tenslotte hetgeen je op school leert en waar wij als docenten kennis van moeten hebben. Nogmaals, je kunt wel proberen biologisch primaire kennis te onderwijzen, maar dat is zonde van je tijd, aangezien het automatisch gaat.

Hoe verwerven we die kennis dan precies?

John Sweller maakt in zijn Cognitieve Belastingstheorie (Cognitive Load Theory) gebruik van een aantal principes. Ik zal ze hier proberen zo goed mogelijk te omschrijven. 

Het information store principle
(het opslaan van informatie)

Wanneer je kennis wilt verwerven, zul je een plek moeten hebben waar je die kennis opslaat. Jammer genoeg zijn we nog niet zover geëvolueerd dat we informatie intern op een harde schijf kunnen opslaan, maar ons langetermijngeheugen functioneert prima als harde schijf. Op dit moment zul je bij bol.com geen harde schijf vinden met een grotere capaciteit dan je langetermijngeheugen (LTG). Als het LTG al grenzen zou hebben, zijn ze nog nooit gevonden. Je hoeft je dus geen zorgen te maken dat je na het lezen van de hoeveelheid informatie in dit blog, je een externe harde schijf nodig zult hebben.

“We zijn ons langetermijngeheugen.”

John Sweller

Wat er in je LTG zit bepaalt voor een heel groot deel wie je bent. Het zijn je ervaringen, de kennis die je hebt, je gevoelens, herinneringen, … je bént je langetermijngeheugen.

Wat er in je LTG zit, vormt ook het verschil tussen experts en beginners. Dit verschil werd bv. aangetoond bij schakers. Vroeger werd gedacht dat grootmeesters in schaken een ontzettend goed probleemoplossend vermogen hadden, dat blijkt echter niet zo te zijn. Het verschil met beginners is dat grootmeesters ontzettend veel verschillende schaakopstellingen paraat hebben in hun LTG en dat zij vervolgens vanuit die opstelling de beste zet kiezen. Iemand die bijvoorbeeld 20 schaakspellen tegelijk speelt, onthoudt niet al die spellen, maar kijkt telkens opnieuw naar de opstelling en bepaalt van daaruit de beste zet.

En dan, let op, hetzelfde geldt voor élk onderwerp dat je op school leert. Vanuit je langetermijngeheugen herken je de situatie, context, verbanden en van daaruit bepaal je de actie.
Wanneer je dus ergens competent in wilt worden, moet je een enorme hoeveelheid aan kennis hebben opgebouwd. Er is simpelweg geen andere (tot nu toe bekende) manier. Dus, het belang van heel veel kennis is je LTG is niet te onderschatten.

“Wat je weet, bepaalt wat je ziet”

Wanneer je in het bos loopt en je kent niks van vogelgeluiden, dan klinken heel wat fladderaars exact hetzelfde. Wanneer je echter een kenner bent, dan hoor je de koolmees, pimpelmees, roodborst, …  Het verrijkt je wereld.
Maar hoe krijg je nu die kennis in je LTG?

Volgens Sweller kun je die kennis op twee verschillende manieren krijgen, via het “borrowing & reorganising principle” (het ontlenen en reorganiseren) en het “randomness as genesis principle” (willekeurigheid bij het genereren van kennis).

Het borrowing and reorganising-principe

Dit is wanneer je kennis verkrijgt via anderen. Je imiteert gedrag, je luistert, je leest boeken die geschreven zijn. Andere mensen dragen dus hun kennis, deeltjes uit hun LTG, over aan jou. Bijna alle secondaire kennis die je in je LTG hebt, heb je via anderen verkregen.
We hebben ons zo ontwikkeld dat we automatisch communiceren met anderen, dit is dan ook een primaire vaardigheid. Niemand hoeft ons specifiek aan te leren hoe we bijvoorbeeld iets moeten imiteren. Imitatie wordt dan ook vaak gebruikt voor het verwerven van kennis, bv. een docent die iets voordoet.

Het imiteren van een handeling (bijvoorbeeld het oplossen van een wiskundesom) leidt er zelden toe dat iets exáct hetzelfde overgenomen wordt. De leerling heeft namelijk al informatie in het LTG en die nieuwe informatie moet gekoppeld worden aan reeds aanwezige informatie. In dit proces wordt er dus ook kennis gereorganiseerd, zodat ook de kennis op zich niet meer exact hetzelfde is als de kennis die in eerste instantie werd overgedragen. Daarom moet je als docent ook veel controlevragen stellen, om te kijken of die nieuwe informatie wel gekoppeld is aan de juiste informatie. Wanneer misvattingen opgeslagen worden in het LTG, kunnen ze een lange tijd een negatieve impact hebben, tot ze rechtgezet worden. Didau heeft het in zijn boek “What if everything you knew about education was wrong” over de “assimilatieparadox”, die stelt dat het veel moeilijker kan zijn om foutieve voorkennis “af te leren”, dan het simpelweg leren van iets totaal nieuws.

Andere manieren om kennis over te dragen zijn visueel, namelijk via tekst en auditief, door iets te vertellen. Sweller stelt dat bijna alle informatie die we in een instructionele context verkrijgen, verworven wordt door ofwel te luisteren, ofwel te lezen of door naar schema’s en afbeeldingen te kijken.

Verder is het ook goed om te weten dat we kennis die we van anderen verwerven, maar die we moeilijk of niet kunnen linken aan kennis in ons LTG, vaak vergeten of verwijderen (flattening). Daarentegen zullen we meer nadruk leggen op die onderdelen uit de nieuwe informatie die we wél kunnen linken aan kennis in ons LTG (sharpening). Dus daarom nogmaals het belang van veel kennis in ons LTG en het activeren van voorkennis.

Dit principe staat dus centraal bij het geven van instructie, het staat ook centraal in de hele cognitieve belastingstheorie. Daaruit kun je dus afleiden dat we onze leerlingen van zoveel mogelijk informatie of kennis moeten voorzien. Het gebruiken van ontdekkend leren of probleemgestuurd leren, waarbij bewust informatie wordt achtergehouden zodat de leerling het zelf kan ontdekken, wijkt helemaal af van dit principe en is bijgevolg zeer inefficiënt.

Het randomness as genesis principe

Wanneer er niemand in de buurt is die jou kennis kan meegeven of de gewenste informatie is simpelweg niet beschikbaar (omdat iets nog niet onderzocht is bv.), is er gewoon geen andere manier om kennis te verwerven dan dit principe. Het wordt dan ook met name gebruikt om nieuwe kennis te genereren.

Dit principe maakt vooral gebruik van een generate and test-procedure. Dit wil zeggen dat je zaken gaat uitproberen en wat effectief is (of werkt) wordt behouden, wat niet effectief is, gooi je weg. Het is een manier van kennis verwerven die erg moeizaam is, het gaat langzaam en het is verre van efficiënt, maar… wanneer de kennis er nog niet is, is dit de enige manier.

Wederom leg ik hier een linkje naar ons huidige onderwijssysteem waar je ziet dat nog steeds behoorlijk veel scholen ervoor kiezen om hun leerlingen kennis te laten verwerven via dit principe. Er worden argumenten gegeven dat het motiverender is, dat kinderen beter leren wanneer ze het zelf ontdekken, etc… terwijl het een zeer inefficiënte manier van leren is.
John Sweller zegt dan ook: “Het gevolg is dat veel kinderen weinig tot niks leren.”  Het is een uitermate geschikt systeem voor researchers en experts die nieuwe kennis willen genereren, het is niét geschikt voor kinderen in de klas.

Om te begrijpen waarom het niet zo efficiënt is, moet we even kijken naar hoe we eigenlijk een complex, nieuw probleem oplossen. Bij het oplossen van een nieuw probleem kun je namelijk verwachten dat heel wat pogingen mislukken. Stel dat ik een onderdeel van mijn auto moet vervangen en ik heb echt geen kennis van auto’s, dan zal ik bv. een aantal schroefjes losdraaien en hopen dat die ervoor zorgen dat het onderdeel in kwestie loskomt. Lukt dat niet, dan draai ik er weer eentje vast en ga je naar het volgende schroefje. Als ik zie dat ik dichter bij mijn doel kom, laat ik het schroefje los, zoniet, draai ik het weer vast. En zo ga je met kleine stapjes verder en telkens weer kijk je of je dichter bij je doel bent of niet. Mezelf kennende zou het randomness as genesis-principe in zo een situatie snel veranderen naar een “bekijk-het-maar-lekker”-principe. 

Zoals ik al zei heb ik geen kennis van auto’s, maar als ik nu wel wat kennis heb van auto’s, zal dat hoogstwaarschijnlijk al leiden tot minder vruchteloze pogingen om het onderdeel te verwijderen. Je kunt dus verwachten dat hoe meer kennis je in je LTG hebt, die je gebruikt om je volgende stap te bepalen, hoe minder vaak je vast zult lopen.

Wanneer je problemen oplost kun je dat eigenlijk maar op twee manieren doen, via de kennis die je in LTG hebt of door willekeurig te proberen en te kijken of het werkt (of een combinatie van de twee). Andere opties zijn er gewoon niet.

Maar waarom kunnen we dan niet gewoon gigantisch grote hoeveelheden informatie opnemen? Wel, dat is een soort beveiliging die we hebben en dat heeft alles te maken met het volgende principe, het narrow limits of change principe. (principe waarbij er maar gelimiteerd wijzigingen kunnen zijn)

Het narrow limits of change-principe

Wanneer je gigantisch veel informatie in je LTM geheugen hebt, wil je niet dat dit in één keer compleet gewijzigd kan worden. Dat zou een beetje zijn als het compleet wissen van je harde schijf om er nieuwe informatie op te zetten. Daarom hebben we een structuur die ervoor zorgt dat we gelimiteerd om kunnen gaan met nieuwe informatie, dit is ons werkgeheugen.

Het werkgeheugen heeft een erg beperkte capaciteit, zowel in hoeveelheid informatie die we vast kunnen houden, als in duur. We kunnen ongeveer 2-3 stukjes nieuwe informatie vasthouden en dan hebben we nog een beetje ruimte om daar ook iets mee te doen. Daarnaast kun je informatie, zonder ze steeds voor jezelf te herhalen, slechts 20 seconden vasthouden, daarna is het weg.

• 

Dit is dus een vorm van bescherming voor je LTG. Als je werkgeheugen iets belangrijk vindt, wordt het automatisch naar het LTG verplaatst. We gebruiken het werkgeheugen om items te organiseren, te combineren, te vergelijken of te manipuleren. We gebruiken het niet om informatie op te slaan.

In latere blogs zal ik hier regelmatig op terugkomen, want de beperking van je werkgeheugen is voor ons werk cruciaal. Wanneer je je leerlingen overlaadt met nieuwe informatie, wordt het simpelweg niet verwerkt en wordt er dus ook niet geleerd. Daarnaast is het ook belangrijk om te kijken naar hoe een prikkel van buitenaf in je werkgeheugen komt. Dat kan namelijk maar op één manier, dat is namelijk door die prikkel aandacht te geven. Wanneer je rustig op de fiets zit en je luistert naar de vogeltjes en plotseling komt er een vrachtwagen van rechts, dan wordt je aandacht gericht naar de prikkel die (in dit geval) gevaar oplevert en zul je weinig meer meekrijgen van de vogeltjes. Een prikkel hoeft echter niet altijd gevaar op te leveren hoor (gelukkig maar), maar het is wel belangrijk dat je een prikkel aandacht geeft. Dat is één van de redenen dat we bij ons op school erg insteken op rust, stilte en zo weinig mogelijk afleidende prikkels. Ik kom daar later zeker nog op terug.

Als je aandachtig hebt gelezen, zag je dat het werkgeheugen beperkt is voor nieuwe informatie, dit geldt niet voor informatie die reeds in het LTG zit. Hiervoor heeft Sweller het “environmental organising and linking principle” opgenomen in zijn theorie. Het principe waarbij je aan de hand van de omgeving bepaalt welke informatie uit je LTG nodig is.

Het environmental organising and linking-principe

Je werkgeheugen wordt dus niet enkel gebruikt voor informatie uit je omgeving, het kan ook informatie uit het LTG verwerken. Beter zelfs, dat kan het heel goed. Waar je werkgeheugen behoorlijk gelimiteerd is voor nieuwe informatie, is het bijna ongelimiteerd voor informatie uit je LTG. Er zijn dan ook geen limieten in duur.
Alleen dit benadrukt al hoe belangrijk het is dat we aan onze leerlingen veel kennis meegeven en niet simpelweg zeggen dat kennis niet belangrijk meer is, want alles staat toch op het internet.

Het environmental organising and linking principe gaat uit van de signalen in de omgeving, die triggeren relevante informatie in het LTG en dat zorgt ervoor dat deze informatie naar het werkgeheugen gehaald wordt. Zie je de link naar het belang van het oproepen van voorkennis bij leerlingen? Misschien heb je al gehoord/ gelezen dat dit belangrijk is, wel, nu weet je ook waarom.

Je kunt dit echter ook breder zien. Wanneer jij in het bos rondloopt, zal deze omgeving je ook triggeren om de kennis die je hebt over de bomen en de vogels, te activeren. Wanneer je een persoon herkent op straat, zal de informatie die je over die persoon weet, automatisch geactiveerd worden, gelukkig maar!

Tot slot

Laten we het even samenvatten.

Nieuwe informatie verwerven kan via het borrowing and reorganising principe, waarbij je kennis ontleent van anderen en het reorganiseert, of via het randomness as genesis principe, wat meer inhoudt dat je iets gaat uitproberen. Hierbij moet je rekening houden met het narrow limits of change-prinicipe wat stelt dat je maar beperkt informatie kunt opnemen/ verwerken.

Eens je de informatie echter geleerd hebt, komt het information store-principe ter sprake, waar je het hebt over de ongelimiteerde opslagcapaciteit. Daarnaast zorgt het environmental organising and linking-principe er voor dat de juiste informatie uit die opslag gehaald wordt, wanneer de omgeving een bepaalde prikkel geeft.

In volgende blogs zal ik de verschillende soorten cognitieve belasting bespreken en verder in gaan op de gevolgen voor de instructie die we geven in de klas.

Ik hoop dat je ondertussen dus het belang hebt ingezien van veel kennis meegeven, ik hoop dat je inziet dat we niet zomaar alles op het internet kunnen opzoeken en dat probleemgestuurd of ontdekkend leren ontzettend inefficiënt is.

Mocht je onvolledigheden hebben opgemerkt in dit blog, of foutjes in de informatie, voel je vrij om me daarop te attenderen. Ik gebruik dit eveneens om te leren natuurlijk!

Naast de vele boeken die de cognitive load theory vermelden/ gebruiken, heb ik hier even de voornaamste bronnen neergezet: