Thema 7 Hogere orde denkvaardigheden: Metacognitie en problem solving

Tower of Hanoi: 4 schijven liggen op elkaar. Het doel is de volledige toren te verplaatsen naar tafel C. Je mag telkens maar één schijf verplaatsen en nooit mag een grotere schijf boven een kleinere komen te liggen. Je mag tafel B als tussenstop gebruiken. A B C

Reflectie Vond je dit eenvoudig? Wat dacht je bij de aanvang van de opdracht? Heb je op voorhand een plan uitgewerkt? Ken je anderen die dit onmiddellijk kunnen oplossen? Heb je jezelf gecontroleerd tijdens het oplossen? Kan je aan anderen uitleggen hoe het moet?

En nu opnieuw ….. A B C

Hogere orde denkvaardigheden Aandacht voor hogere orde denkvaardigheden recent. Tot ver in 20ste eeuw nadruk op inhoud kennis. Behaviorisme legde nadruk op gedrag maar reduceerde dit tot S-R-bekrachtiging relaties Vanaf cognitivisme en constructivisme nieuwe visie op kennis en nadruk op mentale processen: declaratieve en procedurele kennis. Vanaf de jaren ’70 vorige eeuw aandacht voor een derde type kennis dat met de noemer hogere orde denkvaardigheden kan worden aangeduid: studeerstrategieën, technieken voor ‘leren leren’, enz. In context cursus: probleemoplossingsvaardigheden en metacognitie. Probleem oplossend denken: cognitieve strategieën toepasbaar in meerdere kennisdomeinen. In principe een vorm van procedurele kennis. Metacognitie zijn ‘executive control processes’ (thema 6) die kennisverwerkingsprocessen opvolgen.

Hogere orde denkvaardigheden Overlap tussen metacognitie en problem solving gedrag; zie bijv. planning Aandacht voor metacognitie en problem solving en hun interactie centraal bij nieuwe visie op leren: zelfgereguleerd leren Bij dit thema: Metacognitie Problem solving Zelfgereguleerd leren

Metacognitie: omschrijving Cognitivisme: types kennis Declaratieve kennis Metacognitieve kennis: “Metacognitie (…) is kennis over eigen cognitieve processen en producten … (en) actieve monitoring en de eruit volgende regulatie van deze processen bij cognitieve objecten en /of data.” Flavell (1976)

Metacognitie: Begripsbepaling Flavell, 1977: 'denken over het eigen denken, een soort meta-denken'. Piaget & Inhelder, 1958: 'second-degree' operaties Dillon, 1986: 'self-knowledge’, kennis over onze eigen sterke en zwakke kanten. Het kan gaan over onze declaratieve en procedurele kennis.

Roots van metacognitie Flavell (1971) basislegger Brown (1987) 4 grote stromingen Het verbaal rapporteren over de eigen cognitieve activiteit (Wundt, Locke, Buhler, Rozin, …) Onderzoek rond ‘executive control’ Zelfregulatie: sturen van eigen denken ‘Regulatie-door-de-ander’ (Vygotsky van interindividueel tot intraindividueel – van regulatie door ander naar zelfregulatie)

Metacognitie en Information processing Gagné, Yekovich & Yekovich (1993): "Control processes are the processes that guide and monitor information-processing events. They include goal-setting, planning how to achieve goals, monitoring goal attainment, and revising plans when we consciously use such processes, we are said to be using meta-cognitive processes.

Metacognitie en Information processing For example, yesterday my 4-year old was walking towards his father's study repeating to himself, "Fern, Fern, Fern, Fern". When he saw me, he interrupted his repetitions to explain: "I'm going too tell daddy the name of the girl in Charlotte's Web and I'm saying it over and over so I won't forget it".

Begripsverwarring 1 Literatuur een 'meta'vloed: "metacognitie, metacommunicatie, metamemory, metataal, zelfregulatie, … Begrip overbodig, vermijden Skinner: demons, fantoms, homunuculus

Begripsverwarring 2 Op eerste zicht helder begrip: 2de orde cognitie Vage onderscheid tussen metacognitie en cognitie Gaat het over bewust of onbewust gedrag? Metacognitieve procedure: is dit niet een procedure? Als we 'weten' dat toepassen van nieuw begrip op verschillende voorbeelden effectiever is dan verzinnen van gelijkende voorbeelden, maar we passen dit niet zelf toe. Is dit metacognitieve kennis? Wat als bewuste metacognitieve strategie evolueert tot automatisme. Nog steeds metacognitieve kennis?

Taxonomieën: Flavell Twee basisdimensies: Metacognitieve kennis en Metacognitieve ervaringen

Metacognitieve kennis

Taxonomieën: Flavell Metacognitieve ervaringen: bewuste cognitieve en affectieve ervaringen. Ze hebben te maken met een cognitieve taak of proces. Bijv. men krijgt plots het gevoel dat iets fout zit bij de uitwerking van een opgave. Of men krijgt het gevoel dat men over onvoldoende informatie beschikt om verder te gaan. ME ontwikkelen zeer traag: Flavell & Schoenfeld

Taxonomieën: Brown Twee dimensies: Kennis over de eigen cognitieve activiteit Regulatie van de eigen cognitieve activiteit

Taxonomie van Brown: Kennis

Taxonomie van Brown: Regulatie

Invloed metacognitive K en R Invloed metacognitieve kennis betere strategische probleemoplossers hogere leerprestaties belang mate van structuur en ordening kennis.  Invloed metacognitieve regulatie grondiger en effectiever leren betere en efficiënte probleemoplossingaanpak betere leerprestaties betere retrieval (LTM) & betere manier van encoderen (STM)

Meten van metacognitie Prospectief meten Algemene vragenlijsten Specifieke vragenlijsten over werking geheugen of leesvaardigheden. Reageren op hypothetische problemen Invullen hoe men iets zou aanpakken Inschatten van eigen kennis

Meten van metacognitie Concurrente meting metacognitie Systematische observatie leergedrag Concurrent toetsen metacognitie (Bijv. Evaluatie en Predictie Assessment papier en potlood versie - EPA)

Meten van metacognitie Concurrente meting metacognitie Reageren op hypothetische problemen Peer tutoring Invullen van ontbrekende woorden in teksten (cloze) Opmerken van onvolledige instructies Retrospectieve meting Vragenlijsten (zie voorbeeld)

Toepassing van Brown

Ontwikkel je eigen instrument Ga uit van de taxonomie van Brown; regulatie van de eigen kennisverwerking Voorspellen Plannen Monitoring Evalueren

Problem Solving Martinez (1998) : “The identification and application of knowledge and skills that result in goal attainment.” Nadruk op strategieën die relevant zijn en toepasbaar in meerdere kennisgebieden. Het gaat over domeinoverschrijdende procedures, stappenplannen, methoden, heuristieken.

Problem Solving Wallas (1921): Voorbereiding (‘preparation’): Het probleem leren kennen en informatie verzamelen die relevant zou kunnen zijn voor de oplossing van het probleem. Incubatie (‘incubation’): Nadenken over het probleem. Dit kan zelfs inhouden dat we het probleem even aan de kant schuiven. Inzicht (‘illumination’): Een moment dat de oplossing ineens in ons opkomt. Controleren (‘verification’): De tijd die we besteden aan het controleren van de bedachte oplossing om na te kijken of ze wel juist is.

Problem Solving Polya (1945) « How to solve it? » Heuristiek. algemene aanpak om problemen op te lossen, gebaseerd op gedefinieerde principes of regels die vrij automatisch leiden tot een oplossing. Vier fasen: Probleem onderkennen Plan ontwerpen Plan uitvoeren Resultaat evalueren

Problem Solving Extra stap bij Polya: Identify the problem Define and represent the problem Explore possible strategies Act on the strategies Look back and evaluate the effects of your activities.

Zelfgereguleerd leren Zelfgereguleerd: zelfgestuurd leren, self-‘directed learning’, ‘self-regulated behavior’, ‘self-determined learning’, … Conceptuele basis vooral afgeleid van ‘social cognitive theory’ (Bandura, 1986, 1997). Modellen in literatuur: Winn, Zimmerman, Schunk, …) Voorbeeld: Desmedt (2004)

Zelfgereguleerd leren Model Desmedt (2004): ‘self-regulated learning’ is een complex interactief proces waarin theorieën m.b.t. leren, metacognitie en motivatie op elkaar worden betrokken. Self-regulated learning (SRL) bestaat uit drie feedback loops Gericht op omgeving Gericht op persoon Gericht op eigen gedrag

Zelfgereguleerd leren Feedbackloops: Regulatieprocessen grijpen op elkaar in

Zelfgereguleerd leren Voorbedachtheid (‘forethought): Processen die voorafgaan aan de actie, maar bepalend voor mate van inspanningen leveren, doelen bepalen, plannen, controleren, enz. Omvat ook beliefs (motivatie verwachtingen) Leergedrag en controle over wat men zelf wil (‘performance or volitional control’): zelfobservatie en ‘self-monitoring’ Zelfreflectie (‘self-reflection’): processen die na uitvoering leertaak voorkomen. Zelfbeoordeling, verbinden causale processen aan kwaliteit resultaat. Omvat opvattingen zoals ontevredenheid, ermee verbonden emoties en maatregelen om taak beter aan te pakken.

Zelfgereguleerd leren Zelfregulatie beïnvloed door 3 systemen in persoon, omgeving en eigen leerprocessen. We zoomen in op de « persoon »

Zelfgereguleerd leren

Persoonsvariabelen bij SRL Cognitie: voorkennis domeinkennis, beheersing hogere orde denkvaardigheden (incl. probleemoplossingsvaardigheden die). Motivatie en affectie: motivatie is de wil om eigen leerproces te reguleren. Affectie verwijst naar gevoelens gerelateerd aan reguleren van het eigen leerproces; bijv. angst, stress. Metacognitie: metacognitieve kennis en metacognitieve regulatie; met grote aandacht voor ‘beliefs’. ‘Self-efficacy’ centraal: geloven in eigen vermogen om doelen te bereiken. ’Self-efficacy’ beïnvloed door terugkoppeling uit instructie (thermostaat). En opvattingen over leeromgeving en opvattingen studeren.

Zelfgereguleerd leren Gedrag (‘behavior’): Studiegedrag, uitvoering van leerstrategieën, leerinspanning, slaapgewoontes, hobbies, ... Omgevingsvariabelen (‘environment’): De taak, tools, instrumenten, … maar ook de andere lerenden in de taakomgeving (Corno, 2001). Van belang: beschikbare bronnen, mate van ondersteuning, beschikbare tijd, type taak, eisen, feedback en soort evaluatie, andere lerenden, instructieverantwoordelijke(n), ouders, begeleiders, ... Omgevingsvariabelen soms cruciaal om kansen tot zelfregulatie te geven.

Hogere orde denkvaardigheden en instructie Metacognitie Problem solving Zelfgereguleerd leren

“Aanleren” van metacognitie Controverse: “In hun overzicht over metacognitie geven Brown, Wagner en Sternberg als advies om eerder metacognitieve vaardigheden aan te leren dan cognitieve vaardigheden. Dit is misleidend. Metacognitie wordt beter als een bijvoeglijk naamwoord gebruikt omdat we cognitieve vaardigheden vooral op een metacognitieve manier moeten aanleren. Er is geen behoefte aan een ‘metacognitive curriculum’. Metacognitie is geen einddoel maar een proces. Centrale controverse in literatuur en praktijk

Metacognitie en instructie Het aanleren van de metacognitieve strategieën Directe instructie: de lerenden verwerven de strategieën èn de conditionele informatie De “zelfregulatie” benadering waarbij de lerenden: instructie + toepassings- en oefenmogelijkheden

Overzicht Bewust worden eigen metacognitie MC ondersteuning bij kennisverwerving Aanleren strategieën Zelfevaluatie Directe instructie BO HO

Bewust worden eigen MC Biggs: de basis van alle MC instructie is het zich bewustzijn van de eigen aanpak boij kennisverwerving = metaleren “Effective Learning Skills” (drop-out students): Werk plannen Tijdsplanning Hoe ze moeilijke cursussen aanpakken Een logboek bijhouden over hun studie-activiteit Samenwerken met een andere student Elkaars’ voortgang bespreken Verwerken van informatie in groepjes

Bewust worden Biggs: 3 concepten van Marton: deep learning, surface learning en achievers Surface [oppervlakte-leren] Vvoldoen aan verwachtingen instructieverantwoordelijke. Meestal reproduceren.. Deep [diepte-verwerking] Intrinsiek geïnteresseerd, begrijpen, grondig lezen, relaties leggen, enz. Achieving [score-gericht] Goede score halen. Time-management, efficiënte aanpak leerproces en toepassen economisch principe.

MC ondersteuning bij kennisverwerving Gerelateerd aan inhoudelijk proces ook metacognitieve reflectie uitlokken Statusinformatie en procesinformatie geven: Hoever sta je al in een PS proces? Hoeveel werk heb je al uitgevoerd Welke stappen/procedure heb je nog niet gezet/gevolgd

MC ondersteuning bij kennisverwerving Vb. Begrijpend lezen Van Keer (2004) Poster, ontwikkeld als uitwerking van het advies van Gunning (2010, p.343).

Aanleren MC strategieën Vb. Begrijpend lezen Armbuster (1983) lezen bepaald door: De tekst: tekststructuur, interactie-effect tussen tekststructuur en leeftijd, bewustzijn van tekststructuur. De taak: lerende kan lezen richten op de taak Strategieën: goede en zwakke lezers verschillen in beheersing van strategieën Kenmerken: leeftijd, ervaring.

Aanleren MC strategieën Armbuster (1983) aanleren strategieën: VOOR: Wat gaan we lezen? Weet je hier al iets over? TIJDENS: Begrijp je alles? Wat heeft dit met het voorgaande te maken? Hoeveel aspecten zijn nu al behandeld? NA: Wat zijn de hoofdconclusies? Kan je alles in één of twéé zinnen samenvatten? Welk stuk vond je het meest belangrijk? Belang transfer

Aanleren MC strategieën Zie CSCL: tagging bij discussies

Aanleren MC strategieën Peer tutoring: tutors training ondersteunen metacognitieve regulatie bij aanpak taken (zie De Backer, Van Keer & Valcke, submitted).

Zelfevaluatie Ontwikkelen self-assessment vaardigheden Instrumenten Systematisch gebruik Zie voorbeelden

Ten dele zelfevaluatie en ten dele aanleren strategieën

Directe instructie Lespakketten die omvattende aanpak vorstellen gedurende een langere periode (1 jaar - 3 jaar) Balans tussen integratie en specifieke afzonderlijke uitwerking (link met taal)

Directe instructie: BO Methode ‘Wijzer Leren Leren van B. De Craene 4, 5 6 BO Koppeling aan eindtermen Integratie met eindtermen: taal Zie tabel

Directe instructie: BO Dagelijks opvolgen Integratie met agenda Checklist

Directe instructie: HO Open Universiteit Studievaardigheden Studiecoach

HO

Studiecoach voor studenten van de Open Universiteit Nederland (http://www.ou.nl/eCache/DEF/1/95/598.html).

Problem solving en instructie Lerenden leren werken volgens een curriculumscript. Zie bijv. Aanpak Polya (1945) Beertjes van Meichenbaum: cognitieve aanpak van gedragsverandering bij leer- en gedragsmoeilijkheden

Problem solving en instructie Kleuters en eerste graad LO

Problem solving en instructie Idem dito in veel studeervaardigheidstrainingen Lerenden leren werken volgens een bepaald stramien. Klasse voor Ouders (51): “Hoe moet ik hieraan beginnen” (pdf.klasse.be/KVO/KVO051/KVO05104.pdf).

Problem solving en instructie Cognitive Acceleration in Mathematics 5 stappen worden aangeleerd Concrete voorbereiding op de nieuwe terminologie. Introduceren van een ‘cognitive conflict’. Lerenden krijgen ervaringen die niet aansluiten bij hun voorkennis en die hen dwingen om een en ander te herbekijken. Lerenden starten een ‘construction zone’ activiteit (herken je de terminologie van Vygotsky?). De lerenden zijn gedwongen om verder te zoeken dan wat ze tot nog toe kennen/weten. Lerenden reflecteren op wat ze tot nog toe hebben aangepakt, bereikt, opgelost. Lerenden passen het geleerde toe op andere problemen. Muijs & Reynolds (2005)

SRL en instructie Instructieaanpakken integreren eerder beschreven instructiestrategieën. Uitsmeren over vrij lange periode om opbouw in kennis, vaardigheden en ‘beliefs’ te garanderen. Veel aandacht voor inrichten van leer- en studieomgeving.

Onderwijskundig referentiekader Lerende De lerende zelf moet zich bewust worden van de eigen metacognitie. De nadruk ligt op de zelfregulatie door de lerende. Kenmerken van de lerende Eigen opvattingen (‘beliefs’) van de lerende spelen een belangrijke rol: opvattingen over de eigen effectiviteit (‘self-efficacy’), opvattingen over leren/studeren en opvattingen over de leeromgeving. Begeleiding van de lerende Specifieke training

Onderwijskundig referentiekader Instructieverantwoordelijke Sturende rol mogelijk. Kenmerken van de instructieverantwoordelijke / Begeleiding van de instructieverantwoordelijke Methoden: Meichenbaum, handboeken, …

Onderwijskundig referentiekader Leeractiviteiten De lerende stuurt zelf de leerprocessen aan: zelfreflectie, zelfevaluatie, zelfmonitoring, enz. geven aan dat de individuele leeractiviteit een centrale plaats inneemt in het instructieproces. Organisatie Systematische opbouw over een lange periode. De studieomgeving speelt een rol: bronnenmateriaal, voorzieningen voor studenten, begeleiding, …

Onderwijskundig referentiekader Instructieactiviteiten Leerdoel De leerdoelen ~ procedurele kennis (‘problem solving’) en MC kennis. De leerdoelen overstijgen een concreet kennisdomein. Leerstof Concreet kennisdomein en aan de hand van complexe, authentieke situaties. Variatie aan toepassingsgebieden Instructiestrategieën Strategieën van het cognitivisme en constructivisme. Let op: Meten metacognitie. Transfer van leerdoelen voorop. Garandeer opbouw heuristieken (script). Ruimte aan zelfregulatie Media ‘tools’ (‘concept mapping tools’, infobronnen, planningstools, …). Toetsing Benadruk de zelfevaluatie

Onderwijskundig referentiekader Context Let op inrichting van de omgeving die niet direct relevant lijkt voor leerprocessen blijkt een rol te spelen: leefgewoontes (slapen, eten, …).

Thema 7 Hogere orde denkvaardigheden: Metacognitie en problem solving