Opvattingen over leren en instructie Cognitivisme Ausubel The

Opvattingen over leren en instructie: Cognitivisme

Ausubel • “The acquisition of subject matter knowledge is primarily a manifestation of reception learning. That is, the principal content of what is to be learned is typically presented to the learner in more or less the final form. Under these circumstances, the learner is simply required to comprehend the material and to incorporate it into his cognitive structure so that it is available for either reproduction, related learning, or problem solving at some future date. ”

Ausubel • ‘Meaningful Learning Reception Learning’ (betekenisvol leren) • Ontwikkelen van ‘cognitive structures’ (cognitieve structuren) • Nadruk op ontwikkelen complexe kennis • Twee centrale begrippen – Advance organizer – Voorkennis

Ausubel: advance organizer • Kapstok - motiverend - oriëntatie • Leren door ‘subsumptie’: kennis wordt gekoppeld aan abstracte reeds aanwezige kennis (schema’s) • ‘Subsumers’ – ‘derivative subsumption’ – ‘correlative subsumption’. • Subsumption uitlokken met AO

Ausubel: advance organizer • Soorten AO: – Expository: overzicht – Comparative: vergelijkend (tegenstelling, uitwerking, detail, . . . ) Marzano et al. (2001) – Narrative Advance Organizers: persoonlijk, zakelijk of abstract verhaal dat context, setting, ervaringen en/of informatie introduceert – Graphics Advance Organzer: zie NLR

Ausubel: Voorkennis • • Voorkennis bepaalt leren Activeren van voorkennis Hierdoor ontstaat ‘meaningful leren’ Controverse: ontwikkelen nieuwe kennis versus aansluiten bij voorkennis • Meaningful reception learning

Reception learning • De nadruk op ‘reception’: presentatie van leermateriaal grondig voorbereiden. – logische volgorde – selectie en grote variatie – sterke sensorische prikkels (kleuren, grafische uitwerking, aantrekkelijk, aangepast aan de leeftijd, …)

Ausubel: adviezen • Geschikt voor complexe kennis die in LTM wordt opgeslagen • Gebruik advance organizers • Bepaal voorkennis • Werk hiërarchisch geordende structuren uit (bevordert ontstaan individuele structuren)

Adviezen Joyce & Weil Fase 1: Bied ‘advance organizers’ aan in drie deelstappen: – verduidelijk de lesdoelen; – biedt de advance organizer aan; – stimuleer de lerende zich bewust te worden van mogelijke relevante kennis. Fase 2: Maak gebruik van de volgende werkvormen: – colleges, discussies, films, experimenten, het doornemen van geschreven teksten; – maak duidelijk aan de lerende hoe de leerstof is opgebouwd. Fase 3: Veranker de nieuwe kennis in de bestaande cognitieve structuren met de volgende strategieën: – – bevorder de integratie van de kennis; bevorder het actief leren; bevorder een kritische houding ten opzichte van de kennis; verduidelijk de inhoud waar dit nodig blijkt.

Gagné: basis voor model • • Gagné benadrukt soorten leereffecten (‘learning outcomes’). ‘Learning outcomes’ bereiken veronderstelt ‘conditions’ (conditions based model). – interne condities: voorkennis, noodzakelijke verwerkingsprocessen. – externe condities: omgevingsstimuli die leerprocessen ondersteunen

Gagné: basis voor model • Instructieprocessen zijn opgebouwd uit negen fasen (zie verder). In elke fase concrete instructiestrategieën: ‘events of instruction’. • Nadruk op externe condities: instructie - op voorhand geëxpliciteerde leerhiërarchie die aangeeft welke kennis, vaardigheden stap voor stap moeten opgebouwd worden om uiteindelijk de ‘target skill’ te bereiken.

Gagné • Gagné (1965) onderscheidt hiërarchie in types van leren:

Gagné: 9 fasen (3 clusters)

Gagné • Cognitivistische kenmerken duidelijk: – Verwerking van de perceptuele structuur en cognitieve structuur van de nieuwe kennis. – Activeren van processen die de elaboratie en organisatie van de kennis garanderen. – Versterk de interne cognitieve structuur en vergroot algemene toepassingsmogelijkheden van de verworven kennis.

Social Learning Theory: Bandura • Observationeel leren en modeling “a model can be such things as a person, a film, a picture, a description, an animal, television, or a newspaper” • Alles wat informatie bevat (…) kan de rol van een model hebben dat leidt tot observationeel leren.

Social Learning Theory • Waarom heeft een reclamecampagne waarin een populaire popgroep optreedt succes bij jongeren? • Waarom stijgt het aantal studenten voor de HOBU-opleiding vroedvrouw?

Social Learning Theory: Bandura • Social cognitive theory ”Learning is largely an informationprocessing activity in which information about structure of behavior and about environmental events is transformed into symbolic representations that serve as guides for action. ” • Symbolische representatie = Schema

SLT: basisbegrippen • Verwachtingen (‘expectations’) • ‘Vicarious experiences’

SLT: Verwachtingen • Op basis eerdere ervaringen ontstaan verwachtingen m. b. t. gevolgen van bepaald gedrag. • Verwachtingen ~ interactie-effect bij bekrachtiger op een bepaalde respons. Frequentie gewenst gedrag verhoogt wanneer lerenden verwachten dat positieve bekrachtiging zal volgen.

SLT: Vicarious experience • Een verwijst naar de stelling dat • Het is niet noodzakelijk om zelf de gevolgen (bekrachtiging) van een gedrag te ervaren. Het is voldoende de bekrachtiging die volgt op gedrag bij een ander te observeren. • Dit levert een ‘vicarious experience” op. • Leren verloopt dan op een indirecte manier.

SLT: Vicarious experiencec • Leren door observatie van levende en/of 'symbolische' modellen. • Mechanismen: ‘vicarious reinforcement', ‘vicarious punishment', ‘vicarious extinction'. • Via observatie van beloning, straf of het ontbreken ervan bij een model, zal een gedrag bij wie observeert toenemen, afnemen of verdwijnen. • Als gevolg van observaties komt men tot ‘modeling’ van het geobserveerde gedrag. • < > imiteren omdat bij modeling men zich bewust is van contingenties

SLT: Vicarious reinforcement

SLT • Siegel, Galassi & Ware (1985)= 6% variantie in leerprestaties ~ SLT self-efficacy & outcome expectations • Directe bekrachtiging in relatie zien tot vicarious experiences • Relatieve waarde!! Stelt Bandura zelf

SLT: self-efficacy • Door verwachtingen en vicarious experiences ontwikkeling van selfefficacy. • Self-efficacy ~ leerprestaties

http: //www. des. emory. edu/mfp/self-efficacy. html

SLT: subprocessen • • Attentional processes Retentional processes Production processes Motivational processes

Aandachtrichtende processen • Factoren in degene die observeert – de hoeveelheid voorkennis: – de intrinsieke motivatie. – persoonlijkheidskenmerken • Factoren in model – functionele waarde – attractiviteit van het model

Retentieprocessen • Symbolisatie – visuele codes – verbale codes • Herhalen

Productieprocessen • Feitelijk gedrag vertonen: ‘doen’ • Ervaren feedback-loop

Motivationele processen • Externe en interne motivators of incentives: – externe: geld, voordelen, . . . – intern: zelfevaluatie

Instructie-adviezen SLT • Aandachtrichtende fase · duidelijke en interessante 'cues' aanbieden · modellen helpen bij het selecteren van wat belangrijk is in de leersituatie. · modellen bezitten typische kenmerken · gebruik straffen en/of belonen om aandacht te trekken · hou rekening met hoeveelheid nieuwe kennis die moet verwerkt worden

Instructie-adviezen SLT • Retentiefase · oefenen en te herhalen. · feedback gegeven • Productiefase · zich meten met het model • Motivationele fase • bekrachtigen van gedrag (externe 'motivators' (bijv. scores) en/of interne ‘motivators’)

Concept Maps (NLR) • Novak, 1991 (Cornell university) – “We define concept as a perceived regularity in events or objects, or records of events or objects, designated by a label. The label for most concepts is a word, although sometimes we use symbols such as + or %. Propositions are statements (. . . ). Propositions contain two or more concepts connected with other words to form a meaningful statement. ”

Concept maps: Novak • "Meaningful learning involves the assimilation of new concepts and propositions into existing cognitive structures. ". • Concept mapping is hierbij een techniek om de kennis grafisch voor te stellen.

Concept map • Yin & Shavelson (2004) “A concept map is a network that includes nodes (terms or concepts), linking lines (usually with a uni-directional arrow from one concept to another), and linking phrases which describe the relationship between nodes. Linking lines with linking phrases are called labeled lines. Two nodes connected with a labeled line are called a proposition. Moreover, concept arrangement and linking line orientation determine the structure of the map (e. g. , hierarchical or nonhierarchical)”.

Concept maps: soorten kennis • Novak: drie types kennis die op een betekenisvolle manier moeten verworven worden: – ‘Representational learning’ – ‘Concept learning’ – ‘Propositional learning’ • In samenhang en met behulp van concept maps

Concept map: link met cognitivisme • Belang van voorkennis • Novak (2005): “We believe one of the reasons concept mapping is so powerful for the facilitation of meaningful learning is that it serves as a kind of template to help to organize knowledge and to structure it, even though the structure must be built up piece by piece with small units of interacting concept and propositional frameworks. ”. • Elaboratie en organisatieprocessen

Concept maps: toepassingen • • • gekende en nieuwe begrippen/ideeën aan elkaar relateren; misvattingen/fouten in de eigen kennis/ideeën opsporen; als basis voor een brainstorming sessie; het probleemoplossingsproces; een verhaal voorstellen; een procesverloop uittekenen; een argumentatie in een redenering weergeven; een complexe tekst stap-voor-stap schematisch voor te stellen; een complex idee verklaren aan anderen; oorzaak-gevolg relaties uitwerken; een complexe structuur voorstellen; als basis voor de toetsing van complexe kennis (zie onderzoek van Yin & Shavelson, 2004).

Concept Maps • Mind maps, cyber maps, think map, mind manager • Succesvol in instructie- en trainingscontexten • Empirisch onderzoek: positieve impact

Concept Maps: onderzoek • Haugwit & Sandmann (2009) biologie : concept mapping superieur i. v. m. samenvattingen

Concept mapping onderzoek: Inspiration software om concept maps te laten uitwerken (Liu, Chen en Chang (2010). Zie ook Free. Mind als ‘open source’ pakket (http: //freemind. sourceforge. net).

Concept Maps: verklaringen • Analyse van grafische componenten • Kosslyn • beperkte cap. werkgeheugen (CLT) • Cognitieve verwerking van grafische informatie • Pinker • schema stuurt ontstaan interne representatie • schema oriënteert oppikken stimuli en verrijken intern schema

Concept map ~ meaningful learning Novak en Cañas (2008, p. 6) leggen nadrukkelijk de relatie tussen meaningful learning en het gebruik van concept mapping (http: //citeseerx. ist. psu. edu/viewdoc/download? doi=10. 1. 1. 137. 2955&rep=rep 1&t ype=pdf).

Concept Maps: tools • Belvédère • • • Exploreer Stel hypothesen op Onderzoek Evalueer Rapporteer • Samenwerking • http: //belvedere. sourceforge. net/

Cognitive Theory of Multimedia Learning (CTML) • CTML: Mayer et al. (2001, 2002, 2003). • Drie centrale assumpties: – De ‘Dual channel’ assumptie: twee parallelle verwerkingskanalen voor visuele en auditieve informatie. – De ‘Limited capacity’ assumptie: ‘Cognitive load’ theorie ; werkgeheugen is beperkt in hoeveelheid informatie die tegelijkertijd kan worden vastgehouden en verwerkt. – De ‘Active processing’ assumptie: lerenden construeren actief hun kennis.

Het multimedia principe • Lerenden verwerken beter kennis wanneer tekst verrijkt wordt met beelden.

Het ‘spatial contiguity’ principe • Lerenden verwerken beter nieuwe kennis wanneer de tekst dicht bij het relevante beeld staat.

Het ‘temporal contiguity’ principe • Lerenden verwerken effectiever en sneller kennis wanneer tekst en grafische elementen simultaan en niet na elkaar worden aangeboden.

Coherentieprincipe • Leermaterialen optimaler zonder toevoeging van extra informatie. • De cognitieve verwerking wordt verstoord wanneer extra (auditieve en/of visuele) informatie moet verwerkt worden in het werkgeheugen.

Redundantieprincipe • Het is niet nodig om dezelfde informatie twee keer – bijv. volgens een auditieve en grafische modaliteit te presenteren.

Redundantieprincipe

Het principe van de individuele verschillen • De impact van de ontwerpprincipes verschilt afhankelijk van kenmerken van de lerenden. De principes blijken een significant grotere impact te hebben bij lerenden met een lage voorkennis en met een groter ruimtelijk inzicht.

CTML • Govaere, Valcke en de Kruif (submitted) • Invloed 3 D animaties ~ paarden gynecologie) – Gebruik animaties > gewone les – Gebruik animaties lagere cognitive load

Differentieel effect van de vier onderzoekscondities op de posttestresultaten van de lerenden: Het hoorcollege had een beperkte invloed in vergelijking met de condities waarin de lerenden aan de slag gaan met de multimediale leermaterialen. Naast een invloed op de leerresultaten, was er een consistente invloed op de self-efficacy en op de cognitieve belasting.

Referentiekader • Instructieverantwoordelijke – Hoofdverantwoordelijke voor het instructie. Leren is het gevolg van instructie. – Ook rol als begeleider bij cognitieve verwerking. • Kenmerken van de instructieverantwoordelijke – Geen specifieke aandacht • Begeleiding van de instructieverantwoordelijke – Geen specifieke aandacht

Referentiekader • Lerende – De nadruk ligt op het leerproces van het individu. • Kenmerken van de lerende – Voorkennis van elke individuele lerende staat centraal. • Begeleiding van de lerenden – ‘Coaching’ op het niveau van het individuele leerproces.

Referentiekader • Organisatie – systematische aanpak van instructie op microniveau – beschikbaarheid van multimedia – tijdsplanning aangepast aan individu • Leeractiviteiten – elaboratie en organisatie van schema’s (beelden, proposities en lineaire ordening) in het lange termijn geheugen – ontwikkelen van procedurele kennis: cognitieve, associatieve en autonome fase bij de opbouw van productiesystemen – technieken en tools zoals bijv. ‘concept mapping tools’

Referentiekader • Instructie-activiteiten Leerdoelen – – Curriculumopbouw: opbouw in leerdoelen De leerdoelen reflecteren verschillende types kennis: declaratieve en procedurele kennis Operationele leerdoelen. Complexe leerdoelen opsplitsen. Leerstof – – – baseer structuur leerstof op taakanalyse splits complexe procedures op in deelprocedures. verzorg uitwerking leermaterialen om ‘extreneous cognitive load’ te vermijden beperkt hoeveelheid nieuwe leerstof (7 ‘chunks’) gevarieerde leerstof: transferwaarde ontwerpprincipes ‘Cognitive Theory of Multimedia Learning’ (CTML)

Referentiekader Instructiestrategieën (werkvormen) – Evidence-based practices die elaboratie - en organisatie uitlokken: • • – – – Non-linguïstische representaties Aanduiden gelijkenissen en verschillen Multipele representaties Mnemonics Zelf vragen laten uitwerken Notities nemen Begrippen ontwikkelen Bouw vaardigheden op; bijv. nota’s nemen, NLR ontwikkelen, samenvatten, ‘mnemonics’, vragen stellen, enz. Ontwikkel instructiesysteem waarin strategieën gecombineerd worden (Gagné). Kansen geven om lerenden te observeren ‘vicarious experiences’.

Referentiekader Media – – grafische representatie domeinkennis. gevarieerde media (multimedia). media om modellen te presenteren (SLT) ‘concept maps’ laten uitwerken (met tools) Toetsing – – Controleer de voorkennis. Geef aandacht aan informatieve feedback. Context – Weinig aandacht voor de context.

Kritieken op het cognitivisme • Een groot accent op het cognitieve leren • Het verwaarlozen van het spontane, natuurlijke leren • De prescripties van cognitivisten leggen grote nadruk op de individuele ontwikkeling

Opvattingen over leren en instructie: Cognitivisme