Onderzoek

Jij bent de geheugenmanager

Deze theorie over werkgeheugen en leren is het levenswerk van de Pools-Australische onderwijspsycholoog John Sweller. Zijn artikel (zie kader onderaan deze pagina) uit 1988 geldt als de geboorte ervan. 
Sindsdien hebben hijzelf en vele andere onderzoekers de principes van de CLT keer op keer aangetoond en verder uitgewerkt. De kern ervan luidt: om leerlingen tot leren te brengen, moet je overbelasting van het werkgeheugen voorkomen.

Twee geheugenfabrieken

Het begon er allemaal mee dat Sweller niet begreep waarom deelnemers in een experiment wel puzzeltjes konden oplossen, maar niet de achterliggende regel voor het oplossen ontdekten. En in klaslokalen, zo zag hij, laten leraren hun leerlingen eindeloos veel opgaven maken vanuit het idee dat ze zich de basisregels dan vanzelf wel eigen maken. Maar in de praktijk hoeft dat niet altijd het geval te zijn. Soms zijn leerlingen wel hard aan het werk, maar dat betekent nog niet dat ze ook iets leren.
De verklaring, bedacht Sweller, zou weleens in het brein kunnen liggen. Om zijn theorie te begrijpen, is een kijkje in het brein nodig. Daar werken twee geheugenfabrieken samen om ons te laten leren. Alle nieuwe informatie gaat eerst door de poort van het kortetermijngeheugen, veelal bekend onder de naam werkgeheugen. Dit is een supersnelle verwerker die nieuwe kennis verbindt met al in het langetermijngeheugen opgeslagen kennis. Er is één maar: de capaciteit is beperkt. Het werkgeheugen kan hooguit met drie tot vijf elementen tegelijk goochelen en kan die slechts zo’n twintig seconden vasthouden. Alleen als we ermee werken, blijven ze langer actief. Maar we behouden en onthouden informatie pas echt als deze wordt getransporteerd naar het langetermijngeheugen, onze schatkamer van kennis.
Hoe complexer en onbekender de stof, hoe groter de belasting op het werkgeheugen. Bij cognitieve overbelasting lukt de transfer naar het langetermijngeheugen niet. En dan leren en onthouden we niets.

Overbelast

Terug naar de studenten en leerlingen van Sweller. Waarom leerden ze niets? Dat moest wel komen, zo redeneerde Sweller vanuit de kennis over het brein, omdat hun werkgeheugen overbelast was geraakt. Hij wilde weten waardoor die overbelasting ontstaat en dook dieper in de didactiek. Als voorbeeld nam hij het oplossen van wiskundeopgaven. Leerlingen krijgen een einddoel te horen – bijvoorbeeld ‘bereken hoek x’ – en om bij de goede oplossing te komen, redeneren ze terug. Ze beginnen bij dat einddoel en denken in stapjes terug hoe ze daar kunnen komen.
Deze zogeheten means-ends-strategie trekt een zware wissel op het werkgeheugen. Want de leerling moet allerlei taken tegelijk doen: redeneren, rekenen en het einddoel en alle tussenstapjes actief houden in zijn werkgeheugen. Dat multitasken zit het leren in de weg.
Hoe zou het zijn als de leraar instructie of een opgave zonder einddoel zou geven? Die zoektocht beschrijft Sweller in zijn beroemd geworden artikel. Hij begon zijn onderzoek met een computermodel waarin hij beide strategieën – met en zonder einddoel – simuleerde en bijhield hoeveel items er tegelijkertijd in het virtuele werkgeheugen aanwezig waren. Hieruit bleek wat Sweller al dacht: de means-ends-strategie belast het werkgeheugen meer dan de strategie zonder einddoel.

Beter onthouden

Leuk, zo’n bewijs met een computersimulatie. Maar wat zegt dit over leerlingen van vlees en bloed? Dat liet Sweller zien met een ander experiment. Hij liet leerlingen zes wiskundeopgaven maken. De ene groep kreeg per opgave instructie met een expliciet einddoel, de andere juist zonder einddoel. Hij vroeg elke leerling om na het oplossen van een opgave te vertellen wat de opgave daaraan voorafgaand was geweest, plus de oplossing daarvan.
Zijn redenering was: leerlingen die instructie mét een einddoel kregen, zouden onvoldoende capaciteit over hebben om de voorgaande opgave te onthouden en dus meer fouten maken dan leerlingen die instructie zonder einddoel kregen. De resultaten van het experiment bevestigden deze voorspellingen.
Swellers bevindingen veroorzaakten aanvankelijk ophef en ongeloof. Ze zouden betekenen dat veel leerlingen onderwijs kregen op een manier die het leren meer hinderde dan bevorderde.
Inmiddels vormt de CLT een belangrijke basis voor lesgeven. Deze theorie verklaart ook waarom multitasken een fabeltje is. Mensen kunnen geen twee dingen tegelijk doen, dat trekt hun werkgeheugen niet. Tenminste geen twee taken die de volle aandacht vragen, zoals bij leren doorgaans het geval is. Daarom vraagt het leren van nieuwe stof een didactiek die rekening houdt met het werkgeheugen: de leraar moet een ‘geheugenmanager’ zijn.

Behapbare brokken

Het werkgeheugen draait bij nieuwe en complexe stof op volle toeren. Het helpt als je je leerlingen niet overvoert, maar de stof in behapbare brokken opdient. Swellers theorie maakt ook duidelijk waarom het helpt om voorkennis te activeren: hoe meer haakjes het werkgeheugen aantreft in bestaande kennis, hoe lichter de belasting. Daarom werkt het minder goed om leerlingen zelf iets from scratch te laten uitzoeken.
Beter kun je hen op weg helpen met expliciete instructie, uitgewerkte voorbeelden laten zien en oplossingsstrategieën voordoen. Daarna kunnen leerlingen zelfstandig aan de slag met opgaven. Pas als ze iets onder de knie hebben en voldoende kennis hebben, zijn ze eraan toe zelf dingen uit te zoeken. Of zoals Sweller zegt: toon en leer leerlingen hoe ze problemen moeten oplossen, in plaats van hen dat met veel moeite zelf te laten doen.
De meeste van deze didactische principes zijn inmiddels overbekend, dankzij de basis die Sweller legde.
Nog één misverstand over de CLT: het is niet zo dat je het werkgeheugen niet mag belasten. Om leerlingen tot leren te brengen, móét dat juist. Maar de crux is het werkgeheugen van leerlingen precies op maat te bespelen. Zo zorg je ervoor dat zij de capaciteit van hun werkgeheugen benutten voor zaken die ze moeten leren.
 

Dit artikel verscheen in Didactief, maart 2020.

Verder lezen

1 Op de schouders van reuzen
2 Klassieker van de maand
3 Zo was CLT ooit bedoeld