17/07/2021 — Dick van der Wateren

Wat werkt echt in de klas?

Op deze plaats verschijnen geregeld verslagen en samenvattingen van wetenschappelijk onderzoek dat tot doel heeft leraren te helpen hun onderwijs effectiever te maken. De wetenschap die zich daarmee bezig houdt wordt cognitiewetenschap¹ genoemd. Over wat we onder effectief onderwijs moeten verstaan, is hier ook een levendige discussie opgebloeid (Zie bijvoorbeeld hier, hier en hier). Veel van de stukken op deze groepsblog gaan over onderzoeken die onder gecontroleerde (‘laboratorium’-) omstandigheden worden uitgevoerd. Daarbij kun je de vraag stellen in hoeverre die onderzoeken – hoeveel we daarvan ook kunnen leren – werkelijk bijdragen aan de praktijk van leraren. In dit stuk bespreek ik kakelvers onderzoek dat precies die vraag stelt.

Vrijdag 16 juli verscheen een grote Britse studie, die onderzocht welke invloed cognitiewetenschap op de praktijk van het onderwijs heeft: Cognitive Science in the Classroom. (Gefinancierd door de Education Endowment Foundation.) Een team onderzoekers onder leiding van dr. Thomas Perry van de Universiteit van Birmingham vatte studies samen die daadwerkelijk in de klas plaatsvonden en combineerde dat met een enquete onder leraren. De onderzoekers stelden de vraag: “Wat weten we werkelijk over cognitiewetenschap in de klas?” Dat blijkt verrassend weinig te zijn. Dit belangrijke rapport is vooral een boodschap aan beleidsmakers, schoolleiders en leraren kritisch te blijven over de resultaten van wetenschappelijk onderzoek, en die niet als dictaat te zien voor de onderwijspraktijk.
De rest van deze blog is mijn vertaling² van de executive summary, met de belangrijkste bevindingen uitgelicht.

Disclaimer
Dit onderzoek gaat over de mate waarin wetenschappelijk inzichten bijdragen aan de praktijk in de klas. Het doet geen uitspraken over de bruikbaarheid van verschillende onderwijsstrategieën, bijvoorbeeld of directe instructie beter is dan probleemoplossend, ontdekkend of onderzoekend leren – bevestigend beantwoord in: Discutabele Didactische Zaken. De studie heeft uitsluitend betrekking op de pijlers van directe instructie – spaced learning, interleaving, retrieval practice, cognitive load management en dual coding – en laat andere methodieken buiten beschouwing. Bovendien gaat het over de cognitieve kant van onderwijs, niet over de pedagogische.

Perry, T., Lea, R., Jørgensen, C. R., Cordingley, P., Shapiro, K., Youdell, D., Harrington, J., Fancourt, A., Crisp, P., Gamble, N., & Pomareda, C. (2021). Cognitive Science in the Classroom: Evidence and Practice Review (372 pag.). Education Endowment Foundation (EEF). https://educationendowmentfoundation.org.uk/evidence-summaries/evidence-reviews/cognitive-science-approaches-in-the-classroom/ Een goed leesbare samenvatting kun je hier downloaden.

De rol van cognitiewetenschap in de klas

Cognitiewetenschap wordt in toenemende mate gebruikt om interventies, praktijken en beleid in het onderwijs te informeren. Van bijzonder belang voor het onderwijs is onderzoek naar motivatie en beloning, werkgeheugen en langetermijngeheugen, en cognitieve belasting.

Bevindingen uit twee gebieden van de cognitiewetenschap zijn bijzonder invloedrijk geweest: de cognitieve psychologie, die bouwt op interpretatieve, gedrags- en observatiemethoden, en de cognitieve neurowetenschap, die steunt op brain imaging technieken. Veel theorieën over effectief leren zijn afgeleid van deze onderzoeksgebieden, waaronder:

gespreid leren (spaced learning) – het verdelen van leer- en ophaalmogelijkheden over een langere periode in plaats van ze te concentreren in ‘massale’ oefening;
afwisseling (interleaving) – het schakelen tussen verschillende soorten problemen of verschillende ideeën binnen dezelfde les of studiesessie;
terughalen (retrieval practice) – het gebruik van een verscheidenheid van strategieën om informatie uit het geheugen op te halen, bijvoorbeeld flashcards, oefentoetsen of quizzen, of mind-mapping;
strategieën om de cognitieve belasting (cognitive load) te beheersen – leerlingen concentreren op de belangrijkste informatie zonder hen te overbelasten, bijvoorbeeld door het opdelen of “in stukjes verdelen” van de inhoud of het gebruik van voorbeelden, voorbeelden of “steigers”; en
dubbel coderen (dual coding) – gebruik maken van zowel verbale als non-verbale informatie (zoals woorden en beelden) om concepten aan te leren; dubbel coderen vormt een onderdeel van een bredere theorie die bekend staat als de cognitieve theorie van het multimedialeren (CTML).

Deze theorieën hebben reeds een invloed op het onderwijsbeleid en de onderwijspraktijk in Engeland. In het onderzoek naar de feiten die ten grondslag liggen aan het inspectiekader van Ofsted³ wordt bijvoorbeeld in belangrijke mate gebruik gemaakt van benaderingen die zijn geïnspireerd door de cognitieve wetenschap:

“Het wordt bijvoorbeeld steeds duidelijker dat het gebruik van gespreide of gedistribueerde praktijk, waarbij kennis gedurende een langere periode voor korte perioden wordt geoefend, effectiever is dan de zogenaamde massed practice.”⁴

Uit onze enquête onder leerkrachten bleek dat meer dan 85% van de respondenten zei dat cognitiewetenschappelijke strategieën centraal stonden in hun eigen aanpak van het lesgeven. Bovendien zullen alle beginnende leerkrachten les krijgen over geheugen en cognitieve belasting als onderdeel van het Early Career Framework.

De in dit onderzoek gevolgde benadering

In veel recente overzichtsartikelen zijn de principes van de cognitiewetenschap onderzocht en toegelicht en is nagegaan hoe deze principes in de klas zouden kunnen worden toegepast. Veel van dit bewijsmateriaal is afkomstig van studies in het psychologisch laboratorium of van door onderzoekers geleide proeven. In deze samenvatting van wetenschappelijke resultaten wordt gekeken naar het effect van deze ideeën wanneer ze in de klas zijn toegepast. Alle studies die zijn opgenomen en samengevat, vonden plaats binnen scholen.

Met andere woorden, deze samenvatting is gericht op toegepaste cognitieve wetenschap.⁵ Toegepast onderzoek brengt veel problemen aan het licht die zich niet voordoen in laboratoria of in streng gecontroleerde omstandigheden. Klaslokalen zijn “rommelig” en complex, en leerkrachten moeten een evenwicht zien te vinden tussen een groot aantal overwegingen, zowel van praktische als pedagogische aard. Bevindingen uit het laboratorium vertalen zich niet altijd in effectief onderwijzen en leren in de klas, en het is mogelijk dat ze niet gelden voor verschillende leeftijdsgroepen van leerlingen, vakgebieden en schoolcontexten. Bij elke onderwijsbenadering kunnen de implementatie in de klas en de variatie in de manier waarop de theorieën worden vertaald, een enorme invloed hebben op de vraag of de verwachte effecten worden bereikt.

Door onderzoek in de klas te analyseren kunnen we ons een beeld vormen van de vraag of de principes van de cognitiewetenschap in de praktijk werken, hoe zij het meest doeltreffend kunnen worden toegepast, en kan men een begin maken met het begrijpen van de obstakels en verkeerde toepassingen die ertoe leiden dat zij soms minder effect sorteren dan wenselijk, of zelfs een negatief effect hebben.

Dit verslag is een samenvatting van de belangrijkste bevindingen en implicaties van een omvangrijk onderzoek naar de wetenschappelijke resultaten; het volledige verslag kan hier worden gevonden. Het onderzoek omvat een theoretisch overzicht van de cognitieve wetenschap, een praktijkonderzoek naar de manier waarop benaderingen zijn toegepast en ontvangen in Engelse klaslokalen, en een systematisch onderzoek van studies die het effect van benaderingen grondig hebben getest.

Belangrijkste resultaten

Inzichten vanuit de cognitiewetenschap over leren kunnen een wezenlijke invloed hebben op de leerprestaties in de klas. Het is van belang dat leerkrachten een praktische kennis hebben van de principes van de cognitiewetenschappen.

Theorieën uit de cognitieve basiswetenschappen suggereren uitgangspunten voor effectief onderwijzen en leren. Deze principes omvatten het ‘spreiden’ van het leren over de tijd⁶, het geven van voorbeelden of het bieden van hulp⁷ bij het oplossen van problemen, en het zowel verbaal als visueel presenteren van informatie.⁸ De [hier] samengevatte toegepaste evidentie⁹ biedt steun voor veel van de leerprincipes die de cognitieve basiswetenschap aanreikt, zij het in specifieke contexten. Voor de meeste in dit overzicht opgenomen strategieën waren de cognitiewetenschappelijke beginselen significante factoren die van invloed waren op de leerprestaties en het onthouden van informatie in de klas. De meeste resultaten konden worden verklaard aan de hand van theorieën uit de cognitieve basiswetenschappen en praktijkgerichte versies daarvan.

beperkte aanwijzingen

Aanwijzingen voor de toepassing van cognitiewetenschappelijke principes in alledaagse klasomstandigheden (toegepaste cognitiewetenschap) zijn beperkt, met onzekerheden en hiaten over de toepasbaarheid van specifieke principes in verschillende vakken en leeftijdsgroepen.

Toegepaste cognitiewetenschap is tot nu toe beperkter en geeft een minder positief, en complexer, beeld dan de fundamentele wetenschap. Voor veel van de strategieën die in de praktijk zijn getest, was het bewijs beperkt tot bepaalde leeftijdsgroepen, vakgebieden of leerresultaten. Toepassingen van de cognitiewetenschap buiten deze gebieden, hoewel plausibel op grond van de fundamentele wetenschap, zijn nog niet getest en effectief bevonden in de klas.

Zelfs methoden die veelbelovend lijken, zoals retrieval practice, spaced practice en het gebruik van praktijkvoorbeelden, worden tot nu toe slechts ondersteund door een paar studies die het effect ervan in alledaagse omstandigheden in de klas onderzoeken, en die gedurende lange perioden door leraren worden uitgevoerd.

Voor sommige benaderingen, zoals interleaving, zijn er studies met veelbelovende resultaten, maar deze zijn bijna uitsluitend getest in één vakgebied (wiskunde). Meer in het algemeen zijn er ernstige leemten en beperkingen in de leeftijdsgroepen, onderwerpen en leerresultaten die voor de meeste van de door ons onderzochte strategieën zijn bestudeerd.
Sommige benaderingen, zoals het combineren van mondelinge uitleg met grafische voorstellingen, ook bekend als ‘dual coding’, kunnen slecht worden toegepast. Hoewel sommige studies positieve effecten op de resultaten van leerlingen aantonen, zijn er ook veel studies die geen of negatieve resultaten laten zien.

Het is belangrijk op te merken dat een gebrek aan bewijs niet hetzelfde is als bewijs dat een aanpak niet succesvol is. We moeten voorzichtig zijn met de conclusie dat een principe dat in het laboratorium of in een bepaalde klascontext ondoeltreffend is gebleken, elders niet doeltreffend kan worden toegepast.

toepassing is moeilijk

Het toepassen van de principes van de cognitiewetenschap is moeilijker dan het kennen van die beginselen, en het een volgt niet noodzakelijk uit het ander. Principes bepalen niet de specifieke onderwijs- en leerstrategieën of benaderingen voor de implementatie. Het is van cruciaal belang na te gaan hoe de beginselen van de cognitiewetenschap in de klas worden toegepast.

Sommige auteurs van cognitiewetenschappelijke principes schrijven de praktijk voor op basis van de kracht van de onderliggende theorie en beweren dat het gedragswetenschappelijke of neurowetenschappelijke feitenmateriaal de toepassing ervan rechtvaardigt voor alle vakken en leeftijden (zie hiervoor). Het gaat hier onvermijdelijk om interpretaties van de toepassing van de principes in de klas. Het feit dat veel strategieën niet systematisch in de dagelijkse praktijk van de klas zijn getest, betekent dat het bijzonder belangrijk is zorgvuldig na te denken over de vraag of, en in welke omstandigheden, ze toepasbaar zijn, en hoe we ze zouden kunnen toepassen op een manier die een positief effect heeft op de resultaten van de leerlingen:

Leerkrachten die de van de cognitiewetenschap in de klas willen toepassen, moeten nagaan hoe en onder welke omstandigheden benaderingen die op cognitiewetenschap zijn gebaseerd, het leerproces kunnen verbeteren. De doeltreffendheid van de strategieën zal waarschijnlijk afhangen van factoren zoals de leeftijd van de leerlingen, de voorkennis van de leerlingen, de aard van het onderwerp en de leerresultaten, en of de aanpak praktisch uitvoerbaar is – en ervoor zorgen dat deze met succes wordt toegepast.
Er moet vooral op worden gelet dat de correct worden toegepast en dat, wanneer een praktijk losraakt van de theorie, “dodelijke mutaties” worden vermeden. Docenten meldden bijvoorbeeld dat dubbele codering (dual coding) soms inhoudt dat er niet ter zake doende illustraties aan presentaties worden toegevoegd; wat eerder afleidt dan een middel is om schema’s te helpen ontwikkelen en de cognitieve belasting te optimaliseren.

Scholen moeten nagaan hoe – en in welke contexten – leerkrachten hoogwaardige CPD¹⁰ kunnen krijgen rond cognitiewetenschappelijke benaderingen, en genoeg tijd om benaderingen te testen en te integreren in hun praktijk, voor hun vak en hun leerlingen. Veel docenten melden dat zij zich voornamelijk bezighouden met cognitiewetenschappen door middel van zelfstudie.

leerstrategieën beïnvloeden elkaar

De principes van de cognitiewetenschap werken op elkaar in en moeten niet los van elkaar worden gezien, of zonder rekening te houden met bredere praktische en pedagogische overwegingen.

Er zijn duidelijke verbanden tussen de verschillende benaderingen die in dit overzicht zijn samengevat. In het bijzonder zijn er verbanden tussen:

benaderingen die nagaan hoe het ophalen van informatie uit het langetermijngeheugen kan worden geoptimaliseerd: spaced learning, interleaving, en retrieval practice;
benaderingen die rekening houden met het evenwicht tussen didactische instructie en de rol van de leerling bij het leren: strategieën voor het werken met schema’s, door de leerling geleide strategieën om cognitieve belasting te beheersen, cognitieve theorie van multimediaal leren, en embodied leren.¹¹

Weinig onderzoek heeft daadwerkelijk onderzocht hoe verschillende en gelijksoortige strategieën op elkaar inwerken, maar het is duidelijk dat zorgvuldige overweging nodig is om de combinatie van benaderingen te optimaliseren, bijvoorbeeld door retrieval-benaderingen te combineren met geschikte spreiding.

De rondvraag onder leerkrachten, het overzicht van de wetenschappelijke onderbouwing en de toegepaste evidentie op gebieden zoals belichaamd leren suggereren dat sociale, emotionele en fysieke aspecten van cognitie ook belangrijk zijn voor leraren om rekening mee te houden.

3.6 7 votes

Article Rating

Voetnoten

1
Wikipedia: Cognitiewetenschap (in het Engels: Cognitive Science) is een relatief jonge tak van wetenschap, die zich richt op de studie van cognitieve functies. Tot deze functies rekent men waarneming, denken, leren, motoriek en taalgebruik. Hierbij wordt de cognitiewetenschap tot een interdisciplinaire onderneming tussen psychologie, neurowetenschap, informatica, linguïstiek en filosofie. Ze heeft hierdoor niet zozeer de status van een vakwetenschap, maar eerder van een interdiscipline.
2
Vertaald met behulp van http://www.DeepL.com/Translator.
3
Office for Standards in Education, Children’s Services and Skills (Ofsted), vergelijkbaar met onze Onderwijsinspectie.
4
Minder, en langere oefensessies.
5
‘Fundamentele’ cognitiewetenschap streeft naar fundamenteel begrip van leren, geheugen en de hersenen.Hierbij wordt meestal gebruik gemaakt van experimenten in gecontroleerde omstandigheden om kennis te vergaren die waarschijnlijk breed toepasbaar zal zijn.
‘Toegepaste’ cognitiewetenschap – tracht kennis uit de cognitieve basiswetenschappen toe te passen om praktische problemen op te lossen. Hier richten we ons op cognitiewetenschap die wordt toegepast in de klas en die gericht is op het verbeteren van het leren van kinderen en jongeren tussen 3 en 18 jaar.
6
spaced learning
7
‘scaffolding’
8
dual coding
9
Wikipedia: Evidentie (of aanwijzingen) is in de wetenschapsfilosofie het materiaal waaraan men een hypothese toetst. […]
Evidentie is niet te verwarren met bewijs. Dit kan men uitsluitend toepassen op logische stellingen, in de wiskunde en de logica, samen de logische wetenschappen genoemd. Een hypothese uit de empirische wetenschappen (alle andere wetenschappen dan de logische, zowel natuur- als menswetenschappen!) kan nooit bewezen worden, maar wel aannemelijk gemaakt. Als de hypothese niet toetsbaar is, is ze in principe niet wetenschappelijk.
10
Continuing Professional Development: professionele ontwikkeling van leraren.
11
Embodied leren houdt in dat we veel van onze kennis opdoen via ons lichaam.

Dick van der Wateren

Als blogger en onderwijsauteur denk ik na over onderwijs en pedagogiek. In 2016 verscheen bij Uitgeverij Ten Brink mijn boek 'Verwondering' waarin ik een lans breek voor onderwijs op basis van vragen die leerlingen zelf bedenken. In 2020 verscheen mijn boek De Denkende Klas bij LannooCampus met praktische aanwijzingen om met leerlingen dieper te denken. Als vo-docent heb ik talentvolle en begaafde leerlingen begeleid die meer uitdaging nodig hebben, en leerlingen gecoacht met diverse problemen - onderpresteren, perfectionisme, levensvragen. Na een lang leven in het onderwijs en de wetenschap ben ik in 2017 een filosofische praktijk begonnen, De Verwondering, in Amsterdam. Daar heb ik gesprekken met volwassenen zowel als jongeren over levensvragen, zingeving, werk, studie, relaties.