Blog – Digitaal onderwijs geven – Hans Wessels

Digitaal onderwijs geven en de geheimen van het werkgeheugen.

Vorig jaar heb ik bewust gekozen voor de aanschaf van een nieuwe computer op mijn bureau. De oude was 12 jaar oud en bij het geven van onderwijs sloeg de ventilator steeds aan, waardoor de studenten vroegen bij wie de stofzuiger was aangezet. Dat was storend en het kleine werkgeheugen was daarvan de oorzaak: het werkgeheugen van de oude IMac kon de beelden en geluiden niet verwerken en werd overbelast en te warm, waardoor de ventilator regelmatig hard moest werken. Bovendien was mijn ervaring dat een groot scherm voor mij prettiger werkt dan een klein scherm van een laptop of tablet. Mijn werkgeheugen heeft bij digitaal onderwijs geven duidelijk baat bij een groter scherm, omdat ik minder intensief hoef te turen naar de gezichten om te achterhalen welke boodschap zij uitzenden.
De afgelopen twee jaar heeft elke docent, opleider en onderzoeker ervaren hoeveel mentale inspanning het geven van digitaal onderwijs vergt. Hoe komt dat en bestaan er didactische adviezen die we als docent of opleider in praktijk zouden kunnen brengen?

Een eerste antwoord daarop geeft de Multimedia learning theorie van Mayer (2003) die als educatief psycholoog een theoretisch model van het geheugen presenteert dat voortbouwt op het model van Paivio (1990). Mayer onderscheidt in ons menselijk brein twee verschillende systemen die informatie uit de buitenwereld verwerken. Het ene systeem verwerkt verbale informatie en het andere systeem verwerkt non-verbale informatie. Verbale informatie bestaat uit taalsymbolen in de vorm van geschreven of gesproken taal. Non-verbale informatie bestaat uit visuele en auditieve signalen, zoals gezichtsuitdrukkingen, geluiden, bewegingen en blikken van leerlingen, studenten of collega’s.

Figuur 1: Cognitieve Theorie van Multimedia Leren (Mayer, 2005)

Als beide systemen goed samenwerken dan is er sprake van informatie-overdracht die weinig of geen inspanning vergt. Maar als de deelnemers zich meer dan normaal moeten inspannen om woorden te horen en boodschappen van de gezichten moeten aflezen dan verklaart dat onze vermoeidheid voor een deel: we zijn voortdurend bezig de twee soorten signalen – verbale en niet-verbale – met elkaar te matchen.
Bovendien – en dat is een tweede verklaring voor de mentale vermoeidheid – krijgen we bij een fysieke bijeenkomst snel veel informatie over de groep die we onderwijs geven: de lichaamshouding van de deelnemers, de stand van het hoofd, de gezichtsuitdrukking, de losse woorden, een zucht of een lach. Deze indrukken vullen elkaar vliegensvlug aan. Je zou kunnen zeggen dat het verkrijgen van informatie over de klas of groep (is dit onderdeel bij deelnemers begrepen?) voor het denken plaatsvindt. Die snelle indruk ontbreekt bij het geven van digitaal onderwijs, terwijl we gewend zijn die altijd te krijgen.

Een tweede antwoord op de vraag naar de mentale inspanning geeft de Cognitive Load Theory (Sweller, 1988, Sweller, Van Merriënboer & Paas, 1998). Deze theorie gaat uit van de aanwezigheid van een beperkt werkgeheugen dat informatie moet opslaan en verwerken voordat het in het onbeperkt lange termijngeheugen een plek kan krijgen (Miller, 1956; Baddeley, 2002). In het onderwijs blijkt dat regelmatig een te grote hoeveelheid informatie in het werkgeheugen moet worden geladen. Deze lading of ‘load’  wordt dan een ‘overload’  of een overbelasting voor het werkgeheugen (Scheiter, Gerjets, Huk, Inhof & Kammerer, 2009). Door o.a. Paas, Renkl en Sweller (2004) worden drie soorten cognitieve ladingen onderscheiden:

  1. a) intrinsic load of intrinsieke belasting: deze wordt veroorzaakt door de structuur van het lesmateriaal of van de lesstof, evenals de complexiteit of hoeveelheid lesstof. Dit betekent dat bij digitaal onderwijs een juiste inschatting van de beginsituatie van de groep nog belangrijker is dan bij fysiek onderwijs: wat is begrepen en wat nog niet? Nniet te veel lesstof willen behandelen, is dan wellicht een van de belangrijkste adviezen, ook omdat een digitaal lesuur niet meer uit 50 of 60 minuten kan bestaan.
  2. b) extraneous load of irrelevante belasting: deze lading bemoeilijkt of verhindert het opnemen van informatie door de wijze van presentatie. Dit vormt de kern van de mentale inspanning bij fysiek onderwijs, maar is nog relevanter bij digitaal onderwijs. Bij digitaal onderwijs kunnen we als docent bijvoorbeeld niet snel langs de groep lopen om na te gaan of de opdracht is begrepen en of er problemen zijn met de opdracht. De instructie bij de opdracht moet dan ook altijd duidelijk zijn en robuuster dan bij fysiek onderwijs. De groep rondkijken is bij digitaal onderwijs ook moeilijk en soms onmogelijk als niet alle camera’s aanstaan. Dit betekent dat fasen in de les of het college expliciet moeten worden aangegeven: wat is het volgende deel van mijn betoog en hoe sluit dat aan bij het voorafgaande? Wat zijn de goede vragen die ik aan de groep kan stellen om na te gaan of de kernbegrippen van de stof zijn begrepen? Zet ik die op sheet of stel ik die terloops? Interactief onderwijs op digitale wijze is goed mogelijk, maar aan de indeling van de stof, de vragen en opdrachten en de wijze van presenteren worden hoge eisen gesteld en kosten daarom veel voorbereidingstijd: welke onderdelen van de stof lenen zich goed en welke onderdelen lenen zich minder goed voor een digitale les, welke bestaande opdrachten of fimbeelden moeten worden herzien, welke groepen kan ik te voren digitaal indelen? Op welke wijze kan ik de digitale aandacht vasthouden? En als belangrijkste vraag: welke vakcompetenties en vakinhouden lenen zich goed en welke minder goed voor digitaal onderwijs?
  3. c) germane load of relevante belasting: deze lading verlicht het opnemen en verwerken van informatie in het werkgeheugen. Dat betekent dat de momenten van overdracht van informatie kort en krachtig moeten zijn, waarna leerlingen of studenten opdrachten over de behandelde stof gaan uitvoeren, gevolgd door een korte plenaire nabespreking. Meerdere korte pauzes van enkele minuten zijn sterk aan te bevelen, waarin de deelnemers niet op hun telefoon moeten willen kijken, maar naar de plant op het bureau, vensterbank of balkon.

Het plenair formuleren van conclusies door de docent is bovendien bij digitaal onderwijs belangrijker dan bij fysiek onderwijs. Net zoals het voldoende tijd overhouden voor het formuleren van vragen die zijn opgekomen en de volgende keer behandeld gaan worden.

Jeremy Bailenson, hoogleraar communicatie-wetenschappen van Stanford, die het begrip ‘Zoom fatigue’ heeft gemunt, is bezig met een onderzoek naar de irrelevante belasting van video-vergaderen. Volgens hem komt de mentale vermoeidheid van digitaal vergaderen door vier oorzaken, die elk zorgen voor een cognitieve overbelasting van ons werkgeheugen.
Ten eerste is dat de overdosis aan oogcontact, waardoor alle deelnemers zich voortdurend bekeken voelen. In de fysieke wereld vindt dat aangestaard worden nauwelijks plaats, want dat voelt ongemakkelijk. Vooral door het gebrek aan sociale afstand. Meer afstand nemen tot de webcam kan dan helpen.
Ten tweede zie je jezelf voortdurend in beeld en ook dat vinden veel mensen niet prettig. Dus klik dat beeld van jezelf weg als dat mogelijk is.
Ten derde blijkt dat deelnemers in een vergadering veel actiever en meer aandacht hebben  zijn als zij niet digitaal maar fysiek aanwezig zijn. Probeer dus alleen digitaal te vergaderen als a) de vergadering echt noodzakelijk is en b) fysiek vergaderen onmogelijk is.
Ten vierde blijkt inderdaad dat lichaamstaal bij een video-vergadering veel minder signalen overbrengt, omdat alleen het gezicht en de ogen de verbale boodschap ondersteunen. Het matchen van de twee soorten boodschappen is een intensieve taak. Het regelmatig houden van een pauze om fysiek te bewegen is dan een goed advies.

Sterker nog, Bailenson concludeert dat een overleg in kleine gezelschappen beter telefonisch kan plaatsvinden dan met behulp van de camera:

“When I call someone, I have a vision that they are dedicating 100% of their attention to my voice. But meanwhile, throughout a 30-min phone call, I myself will do all sorts of activities, for example, stretch my lower back, cook pasta for my kids, even have a nonverbal conversation with my wife. But I still maintain the image of the other person as a tunnel-visioned listener. The videoconference destroys this illusion, as we actually see what the other person is doing while we converse.” (Bailenson, 2022).

Literatuur

Baddeley, A. D. (2002). Is working memory still working? European Psychologist, 7(2), 85–97. https://doi.org/10.1027/1016-9040.7.2.85

Bailenson, J. (2022). Nonverbal Overload: A Theoretical Argument for the Causes of Zoom Fatigue, Technology, Mind, and Behavior,Volume 2, Issue 1, DOI: 10.1037/tmb0000030

Mayer, R. (2005). The Cambridge Handbook of Multimedia Learning. Cambridge: Cambridge University Press.

Mayer, R. & Moreno, R. (2003). Nine Ways to Reduce Cognitive Load in Mutimedia Learning. Educational Psychologist, 38 (1), 43-52

Miller GA. (1956) The magical number seven plus or minus two: some limits on our capacity for processing information. Psychol. Rev. 63:81–97

Paas, F., Renkl, A. & Sweller, J. (2004). Cognitive load theory: instructional implications of the interaction between Information Structure and Cognitive Architecture, Instructional Science 32: 1–8.

Parrish, P. ( 2007). Aesthetic principles for instructional design,  Educational Technology Research and Development, 57 (4), 511-528

Pavio, A., (1990). Mental representations: A dual-code approach. New York: Oxford University Press

Scheiter, K.., Gerjets, P. , Huk, T., Inhof, B., Kammerer, Y . (2009). The effects of realism in learning with dynamic visualizations, Learning and Instruction, 19 (6), 481-494

Sweller, J. (1988). Cognitive load during problem solving: Effects on learning. Cognitive Science 12 (2), 257–285.

Sweller, J., Van Merriënboer, J., & Paas, F. (1998). Cognitive architecture and instructional design, Educational Psychology Review, 10, 251–296. doi:10.1023/A:1022193728205

Sweller, J. (1999). Instructional design in technical areas. Camberwell, Australie: ACER Press

Sweller, J. (2005). Implications of cognitive load theory for multimedia learning. in R. E. Mayer (Ed.). The Cambridge Handbook of Multimedia Learning. New York: Cambridge University Press.