Meer dan dertig jaar geleden boog John Sweller (1988) zich over de vraag hoe leerlingen leren. Uit dit onderzoek vloeide zijn cognitieve belastingstheorie (cognitive load theory) voort. Hierover tweette Dylan Wiliam in 2017 dat het “de belangrijkste theorie is om als leraar te kennen”. De theorie legt namelijk bloot wat je kan doen om het leerproces van leerlingen te optimaliseren.
Het werkgeheugen als trechter
Nieuwe informatie doorloopt verschillende processen (selecteren, organiseren en integreren) voor het zijn plaats kan vinden in het langetermijngeheugen. Dit leerproces wordt bemoeilijkt door het beperkte werkgeheugen dat een soort ‘trechter’ is: het kan maar kleine hoeveelheden aan informatie (4 tot 6 items) voor een korte duur (2 tot 20 seconden) vasthouden (lees ook: ‘hoe leren leerlingen?’). Van zodra deze limiet wordt bereikt en het werkgeheugen “vol” zit, blokkeert het. In dit geval kan er geen informatie meer doorsluizen richting het langetermijngeheugen en wordt er niet geleerd. Het werkgeheugen geraakt eigenlijk overbelast (cognitive overload) (Figuur 1).
Dit vormt de basis van de cognitieve belastingstheorie. Het gaat dus over het overbelasten van het werkgeheugen en hoe je de belasting kan verminderen en verhinderen, met als doel het leren te bevorderen.
Dit betekent niet dat je het leerproces altijd eenvoudig moet houden. Om tot diepgaand leren te komen, moet je leerlingen soms bewust uitdagen (gewenste moeilijkheden). De cognitieve belastingstheorie schrijft voor om de capaciteit van het werkgeheugen zo veel mogelijk te benutten om te leren en deze voor andere zaken te verlagen.
Hoe kan je de cognitieve belasting verlagen?
De cognitieve belastingstheorie kan je eenvoudig herleiden tot volgende formule.
Volgens deze formule veroorzaakt een toename in taakeisen een hogere cognitieve belasting en leidt een toename in beschikbare bronnen tot een afname in cognitieve belasting.
Fundamenteel is dat de cognitieve belasting, de taakeisen en de beschikbare bronnen variabelen zijn. Je kan ze met andere woorden veranderen of gelijk houden. Dit is belangrijk omdat niet alles steeds binnen onze controle ligt. Soms moet je de ene variabele dus manipuleren om te compenseren voor de andere.
De variabele 'taakeisen' gaat over de moeilijkheid van een taak of opdracht. Om leerlingen niet onnodig te belasten, denk je best goed na over de praktische organisatie van deze taken en opdrachten. Deel een uitgebreide taak bijvoorbeeld in in meerdere, behapbare onderdelen die elkaar logisch opvolgen. Je kan de cognitieve belasting ook optimaliseren door te differentiëren en uiteenlopende eisen en verwachtingen te stellen aan leerlingen.
De variabele 'beschikbare bronnen' wordt gezien als de som van interne en externe bronnen.
Interne bronnen verwijzen naar de leerling, naar de motivatie, de aandacht en de aanwezige voorkennis (opgehaald uit het langetermijngeheugen). Hoe meer voorkennis aanwezig is en hoe steviger deze verankerd zit in het langetermijngeheugen, hoe eenvoudiger de uitvoering van een opdracht wordt en hoe meer leerlingen kunnen leren. Het is dan ook van groot belang om relevante voorkennis te reconstrueren voor je nieuwe informatie aanbiedt. Je kan ook (leer)strategieën inzetten die het langetermijnleren stimuleren (lees verder in: split attention effect, dual coding, retrieval practice, spaced practice, interleaved practice, productieve strategieën), leerlingen motiveren en afleiders vermijden. Zo controleer je de interne bronnen.
Externe bronnen hebben te maken met allerhande vormen van ondersteuning. Dit kan gaan van stappenplannen en graphic organizers tot de leraar die een oplossingsstrategie modelleert of een uitgewerkt voorbeeld aanreikt.
Er geldt geen 'hoe meer, hoe beter'-principe. Om het leerproces van alle leerlingen te stimuleren, komt het erop neer externe bronnen aan te bieden, congruent aan de aanwezige voorkennis (interne bronnen). Lees meer in expertise reversal effect.
Figuur 2 biedt een inspirerend kader om een les of lessenreeks uit te werken waarbij je rekening probeert te houden met de cognitieve belasting van leerlingen. Je kan en hoeft niet altijd elke variabele te beïnvloeden of te controleren. Toch kan een begrip van de interactie tussen de variabelen helpen om zo goed mogelijk rekening te houden met de cognitieve belasting.
Ausubel, D. P. (1968). Educational psychology: A cognitive view. New York, NY: Holt, Rinehart & Winston.
Boxer, A. (2018, 25 oktober). Simplifying cognitive load theory. A Chemical Orthodoxy.
Bjork, R. A. (1994). Memory and metamemory considerations in the training of human beings. In J. Metcalfe & A. Shimamura (Eds.), Metacognition: Knowing about knowing (pp. 185–205). MIT Press.
Kirschner, P. A., Raaijmakers, S., & Claessens, L. (2018). Op de schouders van reuzen: Inspirerende inzichten uit de cognitieve psychologie voor leerkrachten. Ten Brink Uitgevers.
Rosenshine, B. (2010). Principles of instruction (Band 21 ‘Educational Practices Series’). Brussels: International Academy of Education and Geneva: international Bureau of Education.
Sweller, J. (1988). Cognitive load during problem solving: Effects on learning. Cognitive Science, 12, 257-285.