In november 2016 verzorgde Liesbeth Kester, hoogleraar bij de Universiteit Utrecht, een masterclass over multimedia leren voor de studenten van de masteropleiding Leren & Innoveren. Studenten hadden vooraf het 4W-artikel Effectief leren van multimediale bronnen bestudeerd en hierover een aantal vragen geformuleerd. In de masterclass sprak Kester over de ontwerpprincipes voor effectief leren van multimedia: aan welke voorwaarden moeten multimedia bronnen voldoen wil de informatie effectief opgeslagen worden in ons langstermijn geheugen, hoe richt je de multimedia omgeving zo in dat er sprake kan zijn van effectief leren en welke kenmerken moeten multimedia bronnen hebben om bij te dragen aan de zelfregulerende vaardigheden van lerenden? Een zeer informatieve lezing, waarbij Kester voorbeelden van de ontwerpprincipes en de vragen van de studenten als uitgangspunt nam.

Method versus media
Kester begon haar bijdrage met het duiden van spanning tussen media en methode. We hebben allerlei verwachtingen bij de inzet van media en technologie voor leren en lesgeven, maar koppelen die vaak aan de tool of media. Het gaat er uiteindelijk om hoe je deze media/tools inzet. Media hebben technologische functies en hebben wellicht educatieve functies.

Multimedia
Wat is multimedia? Een multimediale bron biedt informatie aan in verbale vorm of via beeld. Het betreft een combinatie van geluid, tekst, afbeeldingen en bewegende beelden. Serious games, hypermedia, augmented reality-apps en computer-based training zijn omgevingen waar op verschillende manieren informatie wordt gepresenteerd en waar informatie wordt overgedragen.

Hoe verwerken we een multimediaboodschap? Het is belangrijk om hier kennis van te hebben zodat je rekening kunt houden met bijvoorbeeld de leeftijdsfase en leerproblematieken. Zo wordt beeldmateriaal voor jonge kinderen steeds ’sneller gemonteerd’. Snelle beeldwisselingen hebben als resultaat dat de aandacht voor een langere tijd verstoord wordt. De multimedia heeft dan invloed op de informatieverwerking van de kinderen.

CMTL
Mayer’s Cognitieve Theorie van Multimedia Leren beschrijft de cognitieve processen bij informatieverwerking. Kester gebruikt onderstaande afbeelding in haar presentatie.

Afbeelding via OU

De omgeving biedt ons informatie in de vorm van woorden (luisteren, lezen) en beelden (bekijken, lezen). Deze informatie slaan we op in ons zintuigelijk geheugen, ongefilterd. Dit geheugen is vrij vluchtig. We filteren de woordklanken en beelden door het richten van onze aandacht: we selecteren woordklanken en beelden. In ons werkgeheugen organiseren we de woordklanken en beelden in een verbaal model en een beeldmodel (dual coding theory). De modellen zijn een representatie van de woordklanken en beelden.

Kester beschrijft het werkgeheugen als een doorgeefluik naar naar het langetermijngeheugen en geeft aan dat het werkgeheugen vrij beperkt is. Het werkgeheugen kan op drie manieren worden belast. Er kan sprake zijn van (1) intrinsieke cognitieve belasting, en dat betreft de moeilijkheidsgraad van de informatie die verwerkt wordt. Bij (2) externe cognitieve belasting is er sprake van irrelevante informatie en bij (3) germane cognitieve belasting is er sprake van relevante informatie. Elk type belasting telt op bij de vorige belasting. Ons werkgeheugen kan zeven (‘plus 1 of min 1’) verwerkingen aan, daarna is er sprake van cognitieve overbelasting.
Beide modellen worden vervolgens geïntegreerd in een logisch mentaal schema. Hierbij speelt voorkennis een rol. De nieuwe informatie wordt actief gekoppeld aan onze cognitieve schema’s in onze langetermijngeheugen.

Ach, Don Zuiderman legt het toch beter uit…

Ontwerpprincipes voor het effectief verwerken van multimedia bronnen
Om te voorkomen dat multimedia bronnen cognitieve overbelasting van ons werkgeheugen veroorzaken zijn er ontwerpprincipes waar je rekening mee dient te houden. Het gaat om het richten van de aandacht. Hoe ontwerp je je leermiddelen zodat er aandacht wordt besteed aan de juiste informatiebits. Het gaat om het bieden van oplossingen voor intrinsieke cognitieve belasting, het voorkomen van extrinsieke cognitieve belasting en zorg dragen voor germane cognitieve belasting. 

Signaleringsprincipe
Stuur de aandacht van de kijker naar de belangrijke aspecten van de multimedia bron.

Segmentatieprincipe
Het opsplitsen van bewegende beelden in kleinere onderdelen. Kester noemt als voorbeeld de NTR Thuisacademie, die hun cursussen in tien clips verdelen. De overgang naar de volgende clip kan gezien worden als een pauze die cognitieve overbelasting voorkomt. In dit voorbeeld is ook sprake van het signaliserings-principe en het…

In-je-eigen-tempo-principe
Lerenden die zelf het tempo kunnen bepalen van het presentatie-tempo van de video kunnen hiermee ruimte creëren om nieuwe informatie te verwerken, en daarbij cognitieve overbelasting voorkomen.

Natuurgetrouwheidprincipe
Het betreft hier de mate van realisme. Een fysiek natuurgetrouwheidse werkelijkheid vraagt om kennis om deze werkelijkheid te duiden.  Heb je deze kennis nog niet dan ontstaat er cognitieve overbelasting. Naarmate de lerende meer kennis opdoet dan is hij klaar voor een realistische omgeving. Kester geeft aan dat de psychologische werkelijkheid realistisch moet zijn, en niet gelijk de fysieke werkelijkheid. 
 
Zijwieltjesprincipe
Het betreft hier een principe voor beginners die een realistische taak moeten uitvoeren waarbij verschillende vaardigheden tegelijk moeten worden uitgevoerd. Zoals bijvoorbeeld fietsen. Om cognitieve overbelasting te voorkomen dien je er voor te zorgen dat de lerende alleen de noodzakelijke acties uitvoert (sturen, trappen, remmen), en dat niet-gewenste activiteiten, in dit geval vallen, voorkomen worden, middels zijwieltjes. Overstelp de lerende niet met informatie die nog niet relevant is en pas de omgeving van de realistische taak aan.

Volgordeprincipe
Het betreft hier een principe dat ook van belang is in het 4C/ID model. Het betreft de ordening van complexe leertaken of complexe informatie van simpel naar complex. Je biedt een complexe taak of complexe informatie op zo’n wijze aan dat een beginner er ook mee uit de voeten kan.

 Afnemende begeleidingsstrategie
Ook een belangrijk principe uit het 4C/ID model. Je bouwt het leermateriaal zo op dat de lerende gedurende de periode dat ze hieraan werken steeds minder begeleiding nodig hebben. Een scaffolding-principe. 
 
Samenwerkprincipe
Kester benadrukt dat het hier om een cognitivistische benadering gaat, en niet een sociaal-constructivistische. Het betreft hier complexe taken die je als individu zelf niet kunt oplossen vanwege de beperkingen van het werkgeheugen. Meerdere breinen zijn dan beter dan één.

Verdeelde aandachtsprincipe
Twee naar elkaar verwijzende bronnen, zoals een afbeelding en bijbehorende tekst, kunnen beter dicht bij elkaar gepresenteerd worden dan op afstand van elkaar. Is dit laatste het geval dan verwerken we vaak alleen de tekst.

Modaliteitsprince
Een audiovisuele presentatie van informatie leidt tot beter leren dan de visuele presentatie van deze informatie. En dat heeft weer te maken met ons werkgeheugen die zowel verbale en visuele informatie kan benutten.

Redundantieprincipe en overbodigheidsprincipe
Voorkom overtollige informatie die dubbelop is (redundantie) en informatie die overbodig is. Allemaal informatie die verwerkt moet worden door het beperkte werkgeheugen maar niet bijdraagt aan leren. Kester haalt als voorbeeld de verhalende context rondom een educatieve boodschap. Deze verhalende context krijgt soms zoveel aandacht dat de boodschap verloren gaat. Hoe meer de educatieve elementen en narratieve elementen op elkaar zijn afgestemd hoe beter het is voor het leren. Je gaat toch anders kijken naar Dora the Explorer.

De ontwerpprincipes hebben als functie het richten van de aandacht, en om cognitieve overbelasting te voorkomen. Kester geeft wel aan dat de geheugenliteratuur wel iets zegt over desirable difficulties om mensen aan te zetten tot betekenisvoller leren. Via onderzoeksmethodieken, zoals eye-tracking (‘wordt steeds goedkoper’) krijgen we zicht op de inspanningen die lerenden doen bij het bestuderen van multimediale leerbronnen. Kester voorspelt dat dergelijke methodieken geïntegreerd gaan worden met de trend learning analytics, met als gevolg een rijk ‘dashboard’ voor docenten met informatie over hoe leerlingen denken en doen. Met alle ethische en juridische haken en ogen.

Van effectieve verwerking naar effectief leren
Volgens Kester geeft Mayer aan dat er al sprake is van diepgaand leren als het verbale- en beeldmodel geïntegreerd worden. Kester vindt dat er meer moet gebeuren en pleit voor het expliciet toepassen van principes om informatie diepgaand te verwerken. Kester koppelt het effectief leren aan het 4C/ID model van Jeroen van Merrienboer waarover ik al eerder uitgebreid heb geblogd.

Effectief leren wordt gestimuleerd door schemaconstructie, via het proces van (1) inductie (het schema gestructureerd opbouwen, voorkennis) en (2) elaboratie (het uitbreiden van het schema, informatie toevoegen aan de voorkennis), en schema-automatisering, waar door (3) kenniscompilatie (het vormen van procedures, stappenplannen) en (4) deeltaakoefening (herhalen en oefenen) schema’s dermate geautomatiseerd raken dat het werkgeheugen minder belast wordt.

Kester bespreekt de principes van effectieve multimediale leertaken. Allereerst de principes die vallen onder schemaconstructie:

Variatieprincipe
Een grote mate van variatie tussen leertaken leidt tot een sterkere transfer. Je kunt op verschillende aspecten van de taak variëren. Het heeft niet zoveel effect om op oppervlakte kenmerken, zoals het onderwerp, te variëren. Het gaat om variatie op structurele kenmerken van de leertaak.

Multimediaprincipe
Het aanbieden van informatie via een combinatie van tekst en beeld leidt tot het aanmaken van rijkere cognitieve schema’s waardoor de informatie beter beklijft en er beter begrip ontstaat.

Dynamische visualisatieprincipe
Hier is sprake van uitbreiding van schema’s door video’s en animaties (bewegende beelden) die een proces laten zien gedurende een tijd. Het gaat hier om observationeel leren en embodied cognition.
 
Voorkennisactivatieprincipe
Door te vertrekken vanuit wat een lerende al aan voorkennis heeft over een onderwerp kan nieuwe informatie beter gekoppeld worden aan bestaande schema’s, waardoor de informatie beter beklijft en er beter begrip ontstaat. De voorkennis moet dan echter wel kloppen. Lerenden die al meer weten van een onderwerp activeren hun voorkennis beter met statische afbeeldingen, terwijl lerenden die nog weinig weten over het onderwerp hun voorkennis beter activeren met animaties.

Zelf-verklaringsprincipe
Effectieve multimedia bronnen activeren het leren van de lerenden door middel van zelfverklaringsprompts, die de lerende aansporen om de inhoud van de bron voor zichzelf uit te leggen.

En vervolgens de principes die onder schema-automatisering vallen:

Just-in-time principe
Het betreft hier ‘how to’-informatie om routinematige taken uit te voeren. De informatie moet actief zijn in het werkgeheugen op het moment dat de taak wordt uitgevoerd, waardoor kenniscompilatie optreed.

Inoefen-principe
Door het inoefenen van routinevaardigheden, waardoor die zonder veel moeite kunnen worden uitgevoerd, komt er capaciteit vrij in het werkgeheugen om niet-routinematige vaardigheden uit te voeren.

Zelfregulerend leren
Als laatste onderdeel van de masterclass bespreekt Kester de vraag hoe multimedia bronnen een bijdrage kunnen leveren aan de ontwikkeling van het zelfsturend vermogen van de lerenden. Kester maakt onderscheid tussen zelfregulerend leren, waarbij het gaat om de mate waarin een lerende bewust (in control) bezig is met het zelfstandig uitvoeren van een taak, en zelfgestuurd leren, waarbij het gaat om de controle over het leerproces. Zelfsturing betekent eigen keuzes maken. Hier merkt Kester over op dat leerlingen vooral op onderwerp kiezen en niet of een leertaak voldoende complex is en een juiste zone van naaste ontwikkeling biedt. Als docent zouden wij anders beslissen.

Welke principes helpen bij het ontwikkelen van zelfregulerende vaardigheden bij lerenden?

Portfolio-principe
Zelfsturing vraagt controle hebben over het eigen leerproces waarbij jezelf moet kunnen beoordelen. Door het leerproces transparant te maken middels een (digitaal-) portfolio in combinatie met rubrics geef je de lerenden hiervoor een instrument in handen om controle te nemen over het eigen leerproces. Een ander belangrijk principe hierbij is het:

Gedeelde controle principe
Waarbij de je niet in een keer alle verantwoordelijkheid geeft aan de lerenden, maar deze verantwoordelijkheid geleidelijk overdraagt. De digitale omgevingen kunnen delen van verantwoordelijkheden van studenten overnemen. Aan de andere kant: hoe sterker de guidance hoe minder ervaringen men opdoet op het terrein van zelfregulatie.

Ten slotte
Zo, een hele waslijst aan principes en ontwerpeisen rondom multimedia leren. Ontwerpeisen waaraan multimedia bronnen moeten voldoen zodat deze aansluiten bij de wijze waarop het geheugen werkt. De multimedia theorie van Mayer en de cognitive load theorie van Sweller staan hier centraal. Ontwerpeisen waaraan de multimedia bronnen en multimediale leeromgeving met leertaken moet voldoen zodat er sprake is van effectief leren. Hierbij wordt het 4C/ID model als uitgangspunt genomen. En als laatste de ontwerpeisen waar de leeromgeving moet voldoen zodat het werken met multimedia bronnen bijdragen aan het zelfsturend vermogen van de lerenden.

Kester geeft aan dat zij naar leren kijkt vanuit een cognitivistische bril, en geeft aan dat de theorieën rondom multimedialeren geen rekening houden met de (sociaal) constructivitische visie. Maar Kester geeft aan dat cognitivisme en sociaal constructivisme geen tegenpolen van elkaar zijn. Zo ziet Kester het 4C/ID model als een hybride model. De vier componenten zijn cognitivistisch, maar het ‘hele taakdenken’ is weer een constructivistisch element. Kester denkt wel dat je een heel eind kunt komen met alleen multimedia bronnen in een goed ingerichte omgeving om tot effectief leren te komen.

Kester geeft aan dat het belangrijk is als docent om meer in de huid te kruipen van een instructie-ontwerper. Docenten zouden hier autonomer in moeten worden, als onderdeel van het vak als docent. Zij constateert echter dat docenten te weinig tijd hebben voor deze taak.

Gebruikte bronnen (naast aantekeningen masterclass):

Kester, L. and J. Van Merriënboer (2013). “Effectief leren van multimediale leerbronnen.” 4W: Weten Wat Werkt en Waarom 4: 14-51.

Sorden, S. D. (2012). The Cognitive Theory of Multimedia Learning.

Dit artikel is eerder verschenen als leervlak.nl blogpost