Goedkope technieken om het onderwijs te verbeteren, gebaseerd op inzichten uit de cognitieve psychologie

Feedback geven of bedenkingen formuleren? Lees misschien eerst deze disclaimer of Over deze blog.

Introductie

Dit artikel kwam ik op het spoor door te gaan grasduinen in de referenties van "Strengthening the student toolbox: Study strategies to boost Learning." (Dunlosky, 2013). Dat artikel (ontdekt dankzij Tim Surma) is eveneens de moeite van het lezen waard.
Waarom dan toch de keuze voor "Inexpensive techniques to improve education: Applying cognitive psychology to enhance educational practice" (Roediger & Pyc, 2012)? Omdat evidence-based beter onderwijs en goedkoop in één titel, nu eenmaal als muziek in de oren klinken
Het artikel zit helaas achter een betaalmuur en ik ga hier geen reclame maken over hoe die te omzeilen :).
Misschien een reden te meer om er deze samenvattende vertaling van te maken.

Probleemstelling

In de drang naar het verbeteren van het onderwijs, worden er vaak opties overwogen die zowel duur als weinig wetenschappelijk onderbouwd zijn. Daar tegenover staan goedkope leerstrategieën waarvoor evidentie bestaat en die blijkbaar moeizaam ingang vinden in het onderwijs en aan lerarenopleidingen. In het artikel wordt stilgestaan bij leerstrategieën zowel inzetbaar voor het leren van feitenkennis, als duurzaam leren en diepgaande verwerking door het uitleggen van ideeën aan anderen (of aan jezelf).
De auteurs houden een pleidooi voor het eerst grootschalig wetenschappelijk onderzoeken van bepaalde dure technologieën, alvorens deze te implementeren. Zijn ze effectief significant beter dan bestaande 'traditionele' methodes? Middelen zijn immers schaars in het onderwijs en moeten doordacht gespendeerd worden. Tot deze kostelijke methodes eventueel toch hun efficiëntie hebben aangetoond, is het raadzaam te focussen op haast kosteloze, bewezen leerstrategieën om deze alzo meer ingang te doen vinden.
Kritiek die soms gegeven wordt op deze leerstrategieën is dat ze niet bijdragen aan creativiteit en kritisch denken van studenten, maar gericht zijn op feitenkennis. Deze schijnbare tegenstelling is echter niet terecht: creativiteit is immers niet mogelijk zonder eerst een deftige kennisbasis verworven te hebben.

Cognitieve strategieën die het leren bevorderen

Drie 'groepen' van leeractiviteiten worden beschreven:

• gericht op het verdelen van tijd en leerstof (interleaving en distributed/spaced practice);
• leren door te testen (retrieval practice, testing effect);
• uitleggen aan zichzelf en verdiepende vragen stellen (self-questioning, elaborative interrogation)

(in deze poster over leerstrategieën worden zes vormen behandeld, interleaving en distributed practice staan apart vermeld, een nog uitgebreidere Nederlandstalige beschouwing vind je terug in deze Powerpoint slides; eigen toevoeging)

Het spreiden van tijd en leerstof

Het spacing effect bestaat er in dat leren gespreid wordt in tijd. In plaats van leerstof massaal op korte tijd te verwerken, gebeurt dit in kleinere hoeveelheden maar over een langere periode van tijd (de totale hoeveelheid tijd die gespendeerd wordt is daarom bij spaced practice niet groter dan in geval van geblokt leren; eigen toevoeging op basis van de posters van de Learning Scientists).

Gespreid leren kost in eerste instantie meer moeite maar heeft een positief effect op onthouden op lange termijn. Het spacing effect is één van de oudst beschreven bevindingen uit de cognitieve psychologie, daterend van 1885 en beschreven door Ebbinghaus (zijn 177 pagina's tellend werk in het Duits voor de diehards onder de lezers over 'vergessen' en 'Wiederholungen').

In het onderzoek beschreven in het artikel bestudeerde één groep studenten gedurende een half uur een bepaald onderwerp en een andere groep drie dagen na elkaar gedurende tien minuten. Op een test die vervolgens vlak na het studeren werd afgenomen, scoorden beide groepen ongeveer even goed. Op een test een week later behaalde de experimentele groep een beduidend hogere score.

Figuur 1 Op basis van onderzoek van Bloom en Shuell (1981).

Met interleaving wordt bedoeld het 'mixen' van verschillende leerinhouden. In plaats van alle wiskunde-oefeningen van een zelfde topic af te werken, wordt er afgewisseld op basis van inhoud en niet alleen in tijd.

Indien studenten geblokt een bewerking aanleren, zullen ze deze specifieke bewerking sneller onder de knie krijgen. Indien aftrekken, vermenigvuldigen, ... door elkaar aangeboden worden gaat dit moeizamer. Echter, studenten die leerden via interleaving, waren  achteraf beter in staat om in te schatten welke bewerking nu aangewezen was wanneer er bijvoorbeeld problemen dienden opgelost te worden en maakten minder fouten in het maken van deze keuze. Testscores lagen voor hen ook hoger indien een toets op langere termijn werd afgenomen.
In deze context wordt gesproken over 'gewenste moeilijkheden' (desirable difficulties): als leren in eerste instantie moeizamer verloopt, werpt dit zijn vruchten af. Anderzijds, is het ergens begrijpelijk dat lerenden en docenten kiezen voor massed studeren omdat deze optie makkelijker en sneller resultaat oplevert. Maar op deze manier studeren zorgt niet voor een degelijke integratie en verankering van de kennis.

Beide technieken zijn vrij makkelijk toepasbaar door zowel studenten als leerkrachten. Een leerkracht kan een volgende les starten met de principes die aan bod kwamen in voorgaande sessies of huiswerk meegeven waarin onderwerpen van vorige lessen eveneens opnieuw aan bod komen. Ook al zijn handboeken vaak opgebouwd uit theorie - oefeningen over die specifieke theorie, het is niet zo lastig om tijdens een les of huiswerk gemixte oefeningen aan te bieden. Studenten kunnen voor zichzelf schema's opstellen waarbij ze tijdens het studeren bepaalde onderwerpen gespreid laten terugkeren over periodes heen of een mix van oefeningen maken, bijvoorbeeld gebruik maken van flashcards (Een mooie digitale tool hiervoor is Quizlet, waarbij studenten zelf studiesets kunnen samenstellen of je maakt er als leerkracht voor je klas. Het voordeel van zelf maken is dat studenten reeds bij het opstellen maken van de combinaties moeten nadenken over formuleringen, definities, ... hier vind je mijn handleiding over Quizlet terug; eigen toevoeging).
Over hoe sterk onderwerpen onderling mogen verschillen (bijvoorbeeld geschiedenis - wiskunde) bestaat nog geen eensluidend onderzoek.

Leren door testen: het belang van continu assessment

Onderzoek waarbij lerenden vergeleken worden die leerstof instuderen en vervolgens niet herhalen, opnieuw studeren of (zichzelf) testen, toont aan dat deze laatste groep (zeker bij het toetsen op langere termijn) een beter resultaat behaalt dan de controle- en de herstudie-groep.

Figuur 2. Vergelijking van drie groepen studenten, waarbij één groep een tekst vier keer bestudeert (SSSS), een andere groep drie keer bestudeert en één test aflegt (SSST) en de laatste conditie die slechts één keer een tekst doorneemt en daarna drie keer een test aflegt (STTT). De grafiek toont dat de eerste twee groepen beter scoren op een toets vlak na het studeren, maar dat de groep die vaker testte na een week beduidend hogere resultaten behaalde.

Opvallend was ook dat leerlingen uit de SSSS-groep die zichzelf op voorhand inschatten (op een 7-puntschaal), verwachtten dat ze het beter gingen doen vergeleken met de STTT-groep. Leden van deze laatste conditie dachten dat ze slechtere resultaten gingen halen. Het herlezen/opnieuw doornemen van de tekst gaf een 'vals' gevoel van kennis.
Ook in dit geval kan gesproken worden van 'gewenste moeilijkheden' want het afnemen van tests tijdens het leren is lastiger, maar werpt vruchten af op langere termijn.
Tal van onderzoeken, verricht in verschillende vakgebieden toont het positief effect van retrieval aan. Een goede aanvulling hierbij is het geven van feedback. Ook al leidt testen op zich al tot goede resultaten, is het aan te raden in de context van onderwijs goede-antwoord-feedback te verstrekken.

Het herhaald assessen draagt dus bij aan onthouden op langere termijn en een transfer maken van kennis naar andere contexten. Daarenboven geven zelftests studenten inzicht in wat ze reeds kennen en wat niet en kunnen ze hun verdere aanpak daarop afstemmen. Opnieuw studeren op basis van tests levert betere resultaten op dan 'gewoon' opnieuw studeren. Maar het geregeld afnemen van (korte) formatieve toetsen, geeft ook de leerkrachten inzicht in de stand van zaken betreffende de kennis van zijn leerlingen. Ook zij kunnen hun lessen daar vervolgens op afstemmen. Op deze manieren dragen testen bij aan metacognitieve processen bij zowel lerenden als instructieverantwoordelijken.

Het afnemen van geregeld quizzes is vrij eenvoudig en dient slechts 5-10 minuten bij aanvang van een les te duren. Deze tests dienen natuurlijk gemaakt en eventueel verbeterd te worden. Toch zijn deze kosten eerder beperkt zeker in verhouding tot de opbrengsten (Zeker voor het verbeteren bestaan ook gratis digitale oplossingen, denk aan Google Forms (handleiding), waarbij toetsen gemaakt kunnen worden die onmiddellijk een resultaat opleveren en voorzien in studerende of corrigerende feedback. Het reeds vermelde Quizlet is dan weer ideaal voor zelftests; eigen toevoeging).
Studenten (aan universiteiten) geven aan vooral zelftests af te nemen uit metacognitieve overwegingen, maar zijn vaak minder bekend met het positieve effect van retrieval op de kwaliteit van hun leren zelf.

Uitleggen aan zichzelf en verdiepende vragen stellen (Explanatory questioning)

Explanatory questioning (EQ) kan door studenten eenvoudig toegepast worden tijdens het leren:

• De student zich stelt bij bepaalde principes vragen waarbij geredeneerd dient te worden, verbanden moeten gelegd worden ... Voorbeeld. Neptunus doet er langer over om rond de zon te draaien dan mars. Hoe komt dat?;
• De student neemt een stuk leerstof door en legt het uit aan zichzelf. Tevens vraagt hij zich dan (hardop af): Wat ken ik al? Wat is me nog niet duidelijk? Of bij het oplossen van problemen benoemen ze de gevolgde strategie en leggen zichzelf uit waarom ze die precies volgden (Dunlosky, 2013).

Beide vormen van EQ dragen bij aan het actief verwerken van leerinhouden.

Er bestaat ook voor EQ evidentie, hoewel het fenomeen minder bestudeerd is dan de eerder behandelde leerstrategieën. Het verwerken van leerstof (door zichzelf uit te leggen, vragen te stellen ...) gaat trager maar de kwaliteit van leren ligt hoger. Deze resultaten worden gezien in verschillende leeftijdscategorieën en niveaus van studenten.

Het positieve effect komt niet alleen tot uiting in onthouden, maar ook in het begrijpen en de transfer maken van de kennis naar andere contexten. Onderzoek gericht op 'zichzelf uitleggen' toonde aan dat de experimentele groep (zichzelf uitleggen) vergeleken met de controlegroep (gewoon studeren) even goed presteerde op oefeningen die in de zelfde lijn lagen als wat er bestudeerd werd. Echter, als er een transfer diende gemaakt te worden naar oefeningen die sterk verschilden van de oorspronkelijke problemen, scoorde de experimentele groep beduidend beter.

Het toepassen van deze techniek is eenvoudig en kosteloos. Tevens kan hij toegepast worden door de individuele student of in kleine groepjes.

Conclusie

Als er aan studenten gevraagd wordt welke leertechnieken ze hanteren, is het antwoord vaak herlezen en markeren. Tijdens het studeren worden gemarkeerde stukken tekst dan vaak herbekeken. Onderzoekt toont echter aan dat beide weinig efficiënt zijn.

Het is zaak aan studenten uit te leggen welke leerstrategieën wél werken. Hierbij dient hen er op gewezen te worden dat deze aanpak vaak, zeker in eerste instantie, minder resultaat lijkt op te leveren en moeizamer verloopt, maar op langere termijn leidt tot beter onthouden én begrijpen.

Drie bedenkingen:

• indien de student de dag voor een examen nog niet geleerd heeft, zit er niks anders op dan 'massaal en ineens' (cramming) te leren om de test alsnog te behalen;
• niet iedere techniek leent zich tot iedere leerinhoud. EQ leent zich tot het begrijpen en oplossen van problemen, maar niet zozeer bij het leren van een taal (daar zijn retrieval en spacing dan weer interessant);
• al deze technieken vereisen een gemotiveerde student die wil leren.

Referenties

Dunlosky, J. (2013). Strengthening the student toolbox: Study strategies to boost Learning. American Educator, 37(3), 12-21.

Roediger III, H. L., & Pyc, M. A. (2012). Inexpensive techniques to improve education: Applying cognitive psychology to enhance educational practice. Journal of Applied Research in Memory and Cognition, 1(4), 242-248.