Cognitieve Belasting Theorie Eenvoudig Uitgelegd

Adam Boxer schreef laatst een blog over cognitieve belasting theorie met de bedoeling deze belangrijke theorie op een simpele wijze uit te leggen aan geïnteresseerde leken in de cognitiewetenschappen; dus vooral aan leerkrachten. Ik vond het nuttig om zijn Engelstalige blog in het Nederlands te vertalen en beschikbaar te stellen aan Nederlandse en Vlaamse leerkrachten. Met zijn goedkeuring volgt hier de vertaling.

Noot: Ik heb, af en toe, verwijzingen in de vorm van links naar Nederlandstalige blogs en artikelen toegevoegd of voetnoten geplaatst om de lezer nog een beetje beter te helpen. 

Hoewel John Sweller’s Cognitive Load Theory (CLT; cognitieve belasting theorie) wellicht de allerbelangrijkste theorie voor leraren is om te weten (volgens Dylan Wiliam) had Sweller de leraar niet echt in zijn gedachten toen hij zijn tanden in de theorie zette. De theorie is het product van goed uitgevoerde gerandomiseerde gecontroleerde studies in een lab samen met een cognitief wetenschappelijke theorie over hoe onze hersenen – onze cognitieve architectuur – werkt. In de afgelopen jaren hebben veel onderzoekers en leraren deze theorie ongelooflijk nuttig gevonden en zijn er veel blogs en boeken over CLT geschreven, zowel om de theorie uit te leggen als om uit te leggen hoe CLT gebruikt kan worden in het onderwijs.

Volgens Adam, zullen de meeste mensen dit figuur van Dan Willingham’s gebruiken om CLT te begrijpen en uit te leggen:

of in het Nederlands:

Meestal zal er een algemene verwijzing gemaakt worden naar het feit dat ons werkgeheugen zeer beperkt is en dat, als het werkgeheugen “overbelast” wordt, leren moeilijk of zelfs niet zal plaatsvinden. Voor Adam is dit te algemeen om echt nuttig te zijn[1]. Vaak kunnen blogs en artikelen behulpzaam zijn voor het uitleggen van specifieke aspecten van CLT zoals dubbele codering of chunking (letterlijk klontering; het samensmelten van een verzameling individuele elementen in een groter geheel zoals bij het samensmelten van een groep individuele letters in een of meer woorden of cijfers in een aantal jaartallen). Hoewel dit belangrijk is, geeft het niet het volledige beeld, d.w.z. het geeft de lezer niet genoeg informatie om goed na te kunnen denken over de cognitieve belasting, uitgaande van een specifiek leerscenario.

In de meer technische literatuur wordt CLT normaliter beschreven met verwijzing naar extraneous (overtollige), intrinsieke (inherent aan de taak) en germane (nuttige) belasting. Boxer vond deze namen altijd een beetje omslachtig en ondanks dat er leesbare uitleg over bestaat, heeft hij het idee van deze soorten belasting eigenlijk nooit bijzonder nuttig gevonden.

Een andere presentatie is te vinden in Frederick Reif’s boek Applying Cognitive Science to Education. Zijn versie van CLT ziet er zo uit:

Adam Boxer zelf is een scheikunde docent en dus houdt hij van formules. Door zo’n formule te gebruiken kan je laten zien dat een toename in de ‘taakeisen’ een toename in de belasting veroorzaakt en dat een toename in ‘beschikbare geheugenruimte’ (Boxer spreekt hier van beschikbare bronnen; (available resources)) tot een afname in belasting leidt. Belasting, beschikbare ruimte en taakeisen zijn variabelen; zij kunnen veranderen of gelijk gehouden worden. Dit is belangrijk omdat sommige dingen buiten onze controle liggen, en dus moeten wij de ene variabele manipuleren (veranderen) om te compenseren voor de andere. Bijvoorbeeld, wij kunnen niet tornen aan een eindexamenopgave en dus moeten wij zorgen dat de beschikbare bronnen toenemen, willen wij de totale belasting te verlagen.

Voor dat wij kijken naar de verschillende onderdelen van de vergelijking, moeten wij eerst begrijpen dat Reif zijn bedoeling niet is om de belasting zo laag mogelijk te maken. Reif betoogt dat als wij zouden proberen om leertaken steeds kleiner en minder complex te maken, het ongelofelijk veel tijd zou kosten.

Ook zou het leren daardoor steeds saaier en demotiverend worden voor de lerende[2]. [Ik – Paul – voeg hier aan toe dat ons doel zou moeten zijn om de belasting die veroorzaakt wordt door irrelevante zaken zo laag mogelijk gehouden moet worden om zo de relevante belasting te verhogen (binnen de perken van wat ons brein aankan) om diep leren mogelijk te maken. Leren hoeft niet per se simpel te zijn; het moet nuttig zijn!]

Laten wij eerst kijken naar de beschikbare bronnen (geheugenruimte). Dit deel van de vergelijking kan gezien worden als de som van twee nieuwe variabelen, namelijk interne en externe bronnen.

Interne bronnen verwijzen naar de kennis waarover de lerende beschikt en ‘met zich meebrengt’ naar een bepaalde taak. Hier spelen chunking en voorkennis (prior knowledge) een rol: hoe meer (voor)kennis een lerende heeft over een bepaald domein, des te makkelijker is het om taken/problemen in dat domein uit te voeren / op te lossen. Als leerkrachten kunnen wij deels de controle over deze variabele uitoefenen door lange-termijn geheugenstrategieën te gebruiken zoals retrieval practice (toetsen om te leren), spaced practice (gespreid oefenen) en  interleaving practice (afwisselend oefnen)[3].

Externe bronnen hebben te maken met tastbare objecten in de omgeving die de lerende kan gebruiken. In de wiskunde kan dat, bijvoorbeeld, een rekenmachine of zelfs potlood en papier zijn om een taak uit te werken. [Paul: men spreekt hier van cognitive offloading]. In andere domeinen (inclusief de natuurwetenschappen) kan je bijvoorbeeld een woordmuur gebruiken zoals hier gedemonstreerd  door Jo Facer. In scheikunde, bijvoorbeeld, kan zelfs het onderdeel over de periodieke tabel waar labels gezien kunnen worden die verwijzen naar “atomic number” en “mass number”, de externe bronnen doen toenemen als lerenden bezig zijn om een probleem over het aantal neutronen in een gegeven atoom uit te rekenen. Een stap-voor-stap gids (denk aan een uitgewerkt voorbeeld) of lijst van regels om een procedure te volgen (zoals een process worksheet) zijn voorbeelden van externe bronnen die de lerende kan gebruiken om de belasting van de leertaak te verlagen.

Hier beland, zou het interessant kunnen zijn om aan de rol en de effecten van ‘aandacht’ te denken. Hoewel Reif het hier niet over heeft, schrijft Boxer dat een rustig en ordentelijk klaslokaal het denken en leren bevordert. Als de klas daarentegen luidruchtig en rommelig is, kan dat een negatieve invloed hebben op de externe bronnen.

De taakeisen gaan over de daadwerkelijke taak die de lerende moet uitvoeren. Reif bespreekt twee manieren om de taak te ontleden om de eisen te doen verminderen, te weten sleutelen aan de kwantiteit en de kwaliteit.

Kwantiteit is het makkelijkst uit te leggen omdat het gaat om het aantal ‘dingen’ (elementen) in een bepaalde taak. Dus, i.p.v. aan de lerende te vragen een bepaalde symboolvergelijking eerst af te leiden en daarna te balanceren (derive and balance) uitgaande van een stuk tekst, kan deze taak ontleden worden in: 1) schrijf eerst een ‘woordvergelijking’, 2) leid daarna de formules af voor iedere stof (substance), 3) construeer dan een symboolvergelijking, en 4)  balanceer de symboolvergelijking. In het Nederlands [Boxer gebruikte natuurlijk een voorbeeld uit de vak Engels], bijvoorbeeld, zou je misschien willen dat de lerende de volgende vraag kan beantwoorden “Hoe wordt Jan afgebeeld de volgende tekst?”. Je zou deze taak kunnen ontleden in 1) vind een citaat in de tekst waaruit blijkt dat Jan empathisch is, 2)analyseer welke technieken de schrijver gebruikte om te laten zien dat Jan empathisch is, 3) enzovoorts voor andere persoonseigenschappen[4].

Boxer geeft eerlijk toe dat hij het uitleg van Reif over kwaliteit zelf niet goed begreep dus koos hij – om het hier simpel te houden – dit buiten beschouwing te houden. Naar Adams mening, geeft de beschrijving van Reif weinig nuttige aanknopingspunten voor gebruik in de klas.

Alles bij elkaar, houden wij onderstaand figuur over:

Volgens Adam is dit mentale model een behulpzaam kader voor leerkrachten als zij hun lessen / het leren plannen. Wij kunnen niet altijd elke variabele beïnvloeden en/of controleren, maar door te begrijpen hoe ze met elkaar verband houden, kunnen wij de variabelen die wij wel kunnen beinvloeden / manipuleren en dat op een dusdanige wijze doen dat de cognitieve belasting geoptimaliseerd wordt.

[1] Boxer is bewust van het feit dat Dan Willingham hier dieper op ingaat in zijn boek en beveelt alle leerkrachten aan dit boek te lezen. Hij heeft het meer over de ‘secundaire literatuur’ die daarover gepubliceerd wordt (vooral online).

[2] In het Engels spreekt men van ‘student’, ongeacht het niveau. Omdat in het Nederlands een student op het mbo of ho zit en een leerling op het po of vo, heb ik gekozen om het woord lerende te gebruiken omdat CLT van toepassing is op alle lerenden van alle leeftijden.

[3] Wil je hier meer over lezen van Boxer, klik dan hier.

[4] Zie hier de blog van Rebecca Foster over hoe je complexe taken, zoals een opstel schrijven, het beste kan aanpakken.