ICT voor Complex Leren Jeroen J.G. van Merriënboer

Presentatie over: "ICT voor Complex Leren Jeroen J.G. van Merriënboer"— Transcript van de presentatie:

1 ICT voor Complex Leren Jeroen J.G. van Merriënboer
Open Universiteit Nederland Presentatie voor de OnderwijsResearchDagen, 6-8 juni 2007, Groningen. Mijnheer de Rector, Leden van de raad van bestuur van het Limburgs Universitair Centrum, Collega hoogleraren en docenten, Studenten, Dames en heren, Het doet mij groot genoegen vandaag mijn inaugurale rede te mogen uitspreken met de titel: Het ontwerpen van leertaken binnen de wetenschappen: four-components instructional design als generatief onderwijsmodel

2 Inhoud Wat is complex leren? Leertaken: ICT als primair medium
Flexibilisering en vraagsturing Secundaire media Discussie Ik zal eerst ingaan op de problemen die het vier-componenten model beoogt op te lossen. En dan zal ik het model zelf kort bespreken Vervolgens ga ik in op twee belangrijke thema’s, die in latere seminaries nog verder zullen worden uitgediept: Het ontwerpen van opdrachten en begeleiding en het ontwikkelen van autonoom leren. Ik sluit af met de belangrijkste conclusies van mijn rede.

3 Van compartimentalisatie naar integratie
1. Wat is complex leren? Van compartimentalisatie naar integratie Welke chirurg heeft u het liefst? Weet alles van het menselijk lichaam maar heeft twee linkerhanden Heeft prima technische vaardigheden maar is een hork voor zijn patiënten Is vriendelijk maar heeft na afstuderen jaar geleden -- zijn vak niet meer bijgehouden Geen van de bovenstaande Het probleem van compartimentalisatie kan duidelijk gemaakt worden met de vraag welke arts u het liefste heeft. - lees vraag voor Natuurlijk geen van de drie mogelijkheden. U wilt een arts die en de kennis, en de vaardigheden, en de houdingen weet te combineren die iemand tot een goede arts maken. Het heeft dan ook weinig zin om de kennis te onderwijzen in hoorcolleges, de vaardigheden in een skillslab, en de houdingen in een rollenspel. We moeten streven naar integratie. Aan de ene kant betekent dit dat we geintegreerde leerdoelen moeten hebben, waarin verschillende aspecten aan de orde komen. Zo laat de figuur een poging zien om vaardigheden, kennis en houdingen IN SAMENHANG te beschrijven. Aan de andere kant betekent het ook dat we studenten de mogelijkheid moeten geven om de verschillende aspecten gezamenlijk te oefenen. Daarover later meer.

4 Van fragmentatie naar coordinatie
Atomistische modellen Analyseer complex domein in kleine stukjes Onderwijs stukje-bij-beetje Holistische modellen Analyseer complex domein in samenhang; focus op relaties tussen de stukjes Onderwijs van eenvoudige naar ingewikkelder gehelen Het probleem van de fragmentatie is zo mogelijk nog problematischer dan het vorige probleem. Heel veel onderwijsmodellen zijn analytisch. De leerstof wordt opgedeeld in kleine stukjes, elke stukje wordt met een bepaalde methode onderwezen, en grotere onderwijsmodules zijn niet meer dan een optelsom van al die kleine stukjes. Daar tegenover staan holistische modellen. Deze proberen een leerstofdomein te analyseren in samenhangende gehelen. Het accent ligt op de relaties tussen de delen. Het onderwijs werkt van eenvoudige naar steeds moeilijker gehelen, en besteed veel aandacht aan de coordinatie van de delen. Dit is geen nieuw idee, onderwijskundigen als Bruner en Ausubel spraken al over progressieve differentiatie en het “spiral curriculum”. Hier een simpel voorbeeld van optellen. In de eerste klas optellen van getallen onder de tien, in de twee klas optellen van alle positieve getallen, en in de derde klas het optellen van positieve en negatieve getallen. Het gaat steeds weer om een gehele, betekenisvolle taak, namelijk optellen. Maar wel steeds op een moeilijker niveau.

5 Leren oplossen van drie problemen:
Van specifieke leerdoelen naar transfer Leren oplossen van drie problemen: p1-p1-p1-p2-p2-p2p3-p3-p3 Geblokte volgorde Leerdoelen snel bereikt Lage transfer, dus niet in staat om p4 op te lossen p3-p2-p2-p1-p3-p3-p1-p2-p1 Random volgorde Duurt langer om leerdoelen te bereiken Hogere transfer, dus beter in staat om p4 op te lossen Het derde probleem noem ik de transfer paradox. Het geeft aan dat we vaak geneigd zijn om onderwijsmethoden te gebruiken die weinig transfer bewerkstelligen. Neem eens het voorbeeld dat studenten moeten leren om drie soorten fouten op te sporen in een technisch systeem. Met het systeem dat u hier ziet heb ik veel onderzoek gedaan: het is een simulatie van een chemische fabriek waarin een distillatieproces plaats vindt. Het meest gebruikte trainingsschema oefent eerst fout 1, dan fout 2, en uiteindelijk fout 3 – aangeduid met de e van error. Dit schema zorgt ervoor dat de leerdoelen snel bereikt worden, maar de transfer is laag. Dat wil zeggen dat studenten waarschijnlijk niet in staat zijn om fout 4, die niet eerder geoefend is, in het systeem te vinden. Een alternatief trainingsschema staat eronder. De drie verschillende soorten fouten worden dan door elkaar heen, in een random volgorde, geoefend. Met deze aanpak duurt het langer om de leerdoelen te bereiken, d.w.z., om fout 1, 2, en 3 vlot te kunnen opsporen. Waarschijnlijk is er extra oefening en tijd nodig. Maar deze aanpak leidt wel tot meer transfer, dat wil zeggen dat de studenten meer kans hebben om ook fout type 4 op te sporen. De variatie heeft ervoor gezorgd dat zij een steviger kennisbasis ontwikkelen die hun helpt om te begrijpen hoe het systeem werkt. Als we onderwijs maken is differentiatie nodig om de transfer paradox het hoofd te bieden. Daarmee bedoel ik dat we voor veel VARIATIE moeten zorgen als het gaat om de probleemoplosaspecten van een vaardigheid. Terwijl we voor de routine-aspecten juist voldoende HERHALING moeten bieden. Maak onderscheid tussen repetitie (voor routines) en variatie (voor onbekende aspecten)

6 2. Leertaken: ICT als primair medium
Ruggengraat onderwijsprogramma Ondersteunende informatie Procedurele informatie Deeltaakoefening Het viercomponenten model beoogt de genoemde problemen het hoofd te bieden. Het is beschreven in het Engelse boek Training Complex Cognitive Skills en in het Nederlandse boekje Innovatief Onderwijs Ontwerpen. Het model kent, zoals de naam al zegt, vier componenten: de leertaken, die de ruggengraat van elke opleiding vormen de ondersteunende informatie de procedurele informatie, die ook wel just-in-time informatie genoemd wordt, en de deeltaakoefening. Ik zal nu elke component nader bespreken Chapter 14: Use of Media

7 Opdrachten, projecten, problemen, taken, casestudies, etc.
Leertaken Gebaseerd op authentieke beroeps-situaties Integratief De leertaken zijn de eerste en belangrijkste component van het model. Zij zijn authentiek, hetgeen wil zeggen dat ze bij voorkeur gebaseerd zijn op taken uit de professie of het echte leven. Zij zijn integratief, dus ze doen bij voorkeur een beroep op kennis, vaardigheden en attitudes En zij zijn gericht op transfer. Dat wil zeggen dat zij zorgen voor variatie op die aspecten die met probleemoplossen en redeneren te maken hebben. De taken verschillen dus van elkaar op deze aspecten. Ik geef de leertaken aan met cirkels, en de driehoekjes geven aan dat de leertaken van elkaar verschillen – variatie om transfer te bewerkstelligen. Het model is een generatief model, hetgeen betekent dat leertaken kunnen verwijzen naar opdrachten, projecten, problemen, taken en allerlei andere activiteiten die studenten verrichten. Het plaatje van Plato en Aristoteles, een fragment uit de Atheense school van Rafael, laat zien dat leertaken het dichtste bij Aristoteles, de empiricus, liggen. Uitgangspunt voor deze component is dat studenten kennis verwerven op basis van concrete ervaringen. Inductief leren. Opdrachten, projecten, problemen, taken, casestudies, etc.

8 Variability Principle
Gericht op transfer

9 Sequencing Principle Orden taken van makkelijk/eenvoudig naar moeilijk/complex Taakklasse Taken in zelfde klasse zijn equivalent Klassen geordend van makkelijk naar moeilijk Gericht op leren coördineren De leertaken moeten natuurlijk georganiseerd worden. Al is het alleen maar omdat we studenten niet meteen met hele moeilijke taken kunnen confronteren. Ze worden dus allereerst geordend van makkelijke taken naar moeilijke taken. Het model gebruikt daarvoor taakklassen. Alle taken in een taakklasse verschillen van elkaar, maar ze zijn wel even moeilijk omdat ze op basis van dezelfde kennis kunnen worden uitgevoerd. Ze zijn equivalent aan elkaar. De klassen zijn geordend van eenvoudig naar moeilijk, net zoals we daarnet het optellen ordenden van eerst optellen van getallen onder de 10, dan optellen van positieve getallen, en tenslotte optellen van positieve en negatieve getallen. Dit maakt het mogelijk om aandacht te besteden aan de coordinatie van alle elementen die een rol spelen bij het uitvoeren van hele, betekenisvolle taken. Een tweede organisatieprincipe heeft te maken met ondersteuning en begeleiding. Als studenten beginnen te werken aan moeilijker taken, in een nieuwe taakklasse, geven we ze eerst veel ondersteuning. Deze ondersteuning neemt geleidelijk af totdat ze taken op dat niveau van moeilijkheid zelfstandig kunnen uitvoeren. Op dat moment kunnen ze verdergaan met een moeilijker taakklasse, en zo verder. Dit principe heet scaffolding, omdat het vergelijkbaar is met een steiger die langzaam aan wordt afgebouwd. In de figuur geven de stippellijnen de taakklassen aan. En de vulling van de cirkels geeft de begeleiding en ondersteuning aan.

10 Fading Guidance Principle
In elke taakklasse geleidelijk afnemende ondersteuning en begeleiding (‘scaffolding’) Completion strategy principle Van uitgewerkte voorbeelden, via aanvulopdrachten naar conventionele problemen Training wheels principle

11 Fidelity Principle Low fidelity High fidelity Reality

12 Waarom gesimuleerde taakomgevingen?
Psychologische natuurgetrouwheid Taken representatief voor de realiteit! Fysieke natuurgetrouwheid ICT biedt mogelijkheid tot Weglaten van “seductive details” Betere ondersteuning/begeleiding geven Voorkomen onveilige/gevaarlijke situaties Versnellen of vertragen van het proces Reduceren van kosten Aanbieden van leertaken die in het echt niet of nauwelijks voorkomen / zeldzame materialen of resources vereisen

13 Belang van Natuurgetrouwheid (Gulikers, Bastiaens, & Martens, 2005)
Geen verschil in psychologische fidelity Wel verschil in fysieke fidelity

14 Individualization Principle
Systeem/student beoordeelt taakuitvoering en/of resultaat Systeem/student kiest volgende leerta(a)k(en) Student voert taak uit met meer/minder ondersteuning

15 Dynamische Taakselectie Salden, Paas, & van Merriënboer, 2006
Selecteer volgende leertaak op basis van Zelfbeoordeling van prestatie en mentale inspanning Beoordeling door systeem Geen beoordeling (vaste volgorde van leertaken)

16 Resultaten op Transfer

17 Sturing Corbalan, Kester, & van Merriënboer, submitted
Krijgen van een taak of kiezen uit een voorgeselecteerde verzameling taken? Adaptatie Aan prestatie en mentale inspanning Geen adaptatie Sturing Gedeeld student kiest uit preselectie Systeem

18 Resultaten op Efficientie
Shared control System control

19 3. Flexibilisering & vraagsturing
De zelfgestuurde student in volledig vraaggestuurd onderwijs beoordeelt zichzelf en selecteert haar/zijn eigen leertaken Op juiste niveau van moeilijkheid (i.e., taakklasse) Met juist hoeveelheid ondersteuning en begeleiding Zodoende dat variatie gewaarborgd is

20 Dubbelloops leren portfolio
Een flexibele en vraaggestuurde omgeving vraag om een omslag van een productiemodel, waar elke student hetzelfde behandeld wordt, naar een dienstverleningsmodel, waar elke student zijn eigen onderwijs vorm kan geven. Dit plaatje geeft zo’n flexibel model weer. In plaats van een curriculum is er een collectie leertaken waaruit gekozen kan worden. Dit proces van taakselectie kan gebeuren door de instelling of de docent, door de student zelf, of door beiden. Zo’n gedeelde verantwoordelijkheid is in mijn optiek het beste. De student voert vervolgens de taak uit waarna assessment en beoordeling plaats vindt. Ook die assessment kan plaats vinden door de student, de peers, de docenten, of allerlei combinaties. Ook daar zou in mijn optiek assessment moeten plaats vinden door zowel studenten als docenten, gebruik makend van meerdere methoden. Tot slot worden de resultaten van de assessment gedocumenteerd in een portfolio, waarin bewijsstukken zitten van wat een student al kan en nog niet kan. Op basis van het portfolio wordt een volgende taak uit de collectie van leertaken geselecteerd, waarna de cyclus opnieuw begint. Ik zal nu iets verder stilstaan bij (1) de collectie leertaken, (2) het proces van taakselectie, (3) het process van assesment, en (4) de vorm van het portfolio.

21 Portfoliogebruik in vraaggestuurd onderwijs
Reflectie op actie hoe ging het? wat zijn verbeterpunten? Preflectie Waar ga ik aan werken? Welke taken helpen daarbij?

22 Leertaken uitvoeren & beoordelen
Het coachingsgesprek

23 4. Secundaire Media Studenten werken aan hun leertaken en...
1. Bestuderen ondersteunende info door volgen van workshops, bestuderen literatuur etc. 2. Raadplegen procedurele info in handleidingen, helpsystemen, etc. 3. Oefenen deeltaken m.b.v. drill & practice COO, applicatiecursussen, etc.

24 Ondersteunende informatie
Conceptuele, causale, & structurele modellen Ontwikkeling mentale modellen Case studies Systematische Probleem Aanpakken (SPA’s) Ontwikkeling cognitieve strategieën Modeling We komen nu bij de tweede component, de ondersteunende informatie. Dit is de informatie die studenten helpt om de probleemoplos- en redeneeraspecten van de leertaken uit te voeren. Er zijn grofweg twee soorten ondersteunende informatie. Ten eerste zijn er conceptuele, causale en structurele modellen. Conceptuele modellen beantwoorden de vraag: wat is dit? Causale modellen beantwoorden de vraag: hoe werkt dit? En structurele modellen beantwoorden de vraag: hoe zit dit in elkaar. Deze modellen helpen studenten om een mentaal model van het domein te ontwikkelen, zodat ze snappen hoe het leerstofdomein in elkaar zit. Vaak geven we ze niet alleen de modellen, maar ook gevalsstudies die de modellen illustreren. Ten tweede zijn er systematische probleemaanpakken. Die beschrijven niet hoe een domein in elkaar zit, maar hoe je problemen in het domein het beste kunt aanpakken. Ze geven de fasen die je achtereenvolgens kunt proberen te doorlopen en vuistregels die kunnen helpen om elke fase tot een goed einde te brengen. Ze zijn gericht op het ontwikkelen van cognitieve strategieen. En docenten zullen die aanpakken vaak “modelleren”, dat wil zeggen voordoen hoe je problemen kunt aanpakken. De ondersteunende informatie is hetzelfde voor alle taken in eenzelfde taakklasse. Alleen voor een volgende taakklasse is nieuwe, of meer gedetailleerde informatie nodig. De kennis die hier centraal staat kunnen we vooral met Plato in verband brengen: het is de kennis die van boven komt.

25 Media en Principes Studieboeken Lezingen Modelvoorbeelden ... Elaboratie: bewust relateren van nieuwe informatie aan reeds beschikbare kennis Hypertekst Hypermedia Animaties Simulaties van conceptuele domeinen ... Redundancy principle Self-explanation principle Self-pacing principle

26 Procedurele Informatie
Gericht op routine-aspecten van taakuitvoering Presenteer in kleine eenheden, precies wanneer het nodig is (JIT) De derde component wordt de procedurele informatie, of ook wel just-in-time informatie genoemd. Deze informatie is vooral gericht op het foutloos laten uitvoeren van de routine-aspecten van taakuitvoering. Het wordt bij voorkeur in kleine brokjes gepresenteerd, precies wanneer de student het nodig heeft. De docent is hier ALOYS, de assistant looking over your shoulder, dus de docent die over de schouder meekijkt. We zien daarvan op de fotos verschillende voorbeelden. In in het schema is duidelijk dat deze procedurele informatie gekoppeld is aan de leertaken: het wordt bij voorkeur gepresenteerd precies op het moment dat de student het nodig heeft. Dit in tegenstelling tot de ondersteunende informatie, die inherent veel complexer is en daarom bij voorkeur niet tijdens het werken aan de leertaken bestudeerd wordt.

27 Media en Principes instructeur (ALOYS) handleidingen job aids quick reference guides ... Kenniscompilatie: opnemen van nieuwe informatie in “cognitieve regels” EPSS online help, agents mobiele devices augmented reality ... Temporal split attention principle Spatial split attention principle Signaling principle Modality principle

28 Deeltaakoefening Cognitieve context Herhaling
De laatste component is deeltaakoefening. De routine-aspecten worden natuurlijk geoefend in alle leertaken. Maar soms bieden de leertaken niet voldoende oefening om die routines tot een heel hoog niveau te ontwikkelen. Een bekend voorbeeld vinden we bij de tafels van vermenigvuldiging op de basisschool. Ook al gebruiken we betekenisvolle taken zoals in realistisch rekenonderwijs, toch is het noodzakelijk om die tafels van vermenigvuldiging nog eens in te slijpen. Een ander voorbeeld vinden we bij musici. Die leren vooral spelen door echte muziekstukken te oefenen, vergelijkbaar met de leertaken. Maar daarnaast oefenen ze ook de toonladders – een goed voorbeeld van deeltaakoefening. En op de foto zien we een student tandheelkunde die het boren van gaatjes oefent op een pop. Ook dit is een routine-aspect dat extra oefening vergt. In het model is het belangrijk om deeltaakoefening te doen in een geschikte cognitieve context: je doet het pas NADAT je de hele taak geoefend hebt, zodat je snapt hoe de deeltaak past in de hele taak. Daarnaast is herhaling essentieel en kan het ook hier nodig zijn om procedurele informatie aan te bieden, zoals aangegeven in het schema.

29 Media en Principes Practicum skills lab werkplaats ... Versterking: een cognitieve regel wordt versterkt door succesvolle toepassing Drill & practice COO ... Component fluency principle – routines helpen bij probleemoplossen omdat je de aandacht dan geheel kunt richten op de onbekende aspecten

30 5. Conclusies ICT biedt gesimuleerde taakomgevingen die moeilijkheid, ondersteuning en variatie kunnen optimaliseren ICT biedt tools die flexibilisering en vraagsturing beter mogelijk maken (bijv. Portfolio’s) ICT biedt secundaire media die leren in realistische omgevingen faciliteren (bijv. mobiele technologie)