Kiezen of niet kiezen? Het belang van contextrijkonderwijs

Hoe je kun je onderwijs in de STEM-vakken boeiender en relevanter kunt maken voor leerlingen? Eén manier is om contextgebaseerd leren (CBL) te gebruiken. Dit is een aanpak die wetenschappelijke concepten integreert in authentieke situaties uit de echte wereld. CBL kan leerlingen helpen het verband te zien tussen wetenschap en hun dagelijks leven en kan hun nieuwsgierigheid en interesse aanwakkeren.

Maar niet alle contexten spreken leerlingen evenveel. En leerlingen kunnen de voorkeur geven aan verschillende soorten contexten, afhankelijk van bijvoorbeeld hun voorkennis en interesse. Sommige leerlingen geven bijvoorbeeld de voorkeur aan contexten die betrekking hebben op hun persoonlijke ervaringen, terwijl andere leerlingen de voorkeur geven aan contexten die betrekking hebben op ongewone verschijnselen of laboratoriumomgevingen.

Dus, moet je leerlingen hun eigen contexten laten kiezen, of moet je ze contexten toewijzen die bij hun kenmerken passen? Een recente studie van Güth en van Vorst (2024) probeerde deze vraag te beantwoorden door drie interventies te vergelijken in een scheikundeles over zure en alkalische oplossingen. In de eerste interventie konden leerlingen een context kiezen uit drie mogelijkheden: tandbederf, zure regen of chemische analyse. In de tweede interventie kregen leerlingen een context toegewezen die overeenkwam met hun individuele kenmerken, deze overeenkomst werd voorspeld met machine learning. In de derde interventie kregen leerlingen een context toegewezen die niet overeenkwam met hun individuele kenmerken.

De onderzoekers onderzochten de situationele interesse, cognitieve belasting en taakgerelateerde tevredenheid van leerlingen na elke deeltaak. Ze ontdekten dat het voor deze uitkomsten niet uitmaakte of de context wel of niet werd gekozen door leerlingen, zolang de context maar paste bij de individuele kenmerken van de leerlingen. Met andere woorden: het was niet de keuze zelf die een positief effect had, maar eerder de congruentie tussen de context en de leerling.

Het abstract

Context-based learning (CBL) environments are widely used in science education to create authentic learning opportunities. Contexts can be authentic through their relation to everyday life, to uncommon scientific phenomena, or to the chemical laboratory. Previous research revealed that students choose contexts that are authentic in different ways depending on their individual characteristics. Self-determination theory and psychological research indicate that it is not the choice itself that is beneficial for learning, but rather the congruence between the characteristics of the participants and the task. The extent to which these results are transferable to CBL in chemistry education and the effects on cognitive load have not yet been analyzed. The focus of the present study was to investigate whether the choice of a contextualized task or the congruence between context and student are causal for beneficial effects in situational interest, cognitive load, and task-related satisfaction. We conducted an experimental study with 217 third-year chemistry students comparing three treatments while learning in a CBL environment. In the first group, students could choose a contextual task that was varied in terms of authenticity. Students in the second group were assigned a contextual task by an artificial neural network that matched their individual characteristics. Students in the third group were assigned a contextualized task by the neural network that did not match their individual characteristics. Multilevel analyses show that whether the context is chosen or not is irrelevant for situational interest and task-related satisfaction if the context fits the individual characteristics of the students.

Lagere cognitive load, meer motivatie, betere cijfers?

De laatste tijd is er veel aandacht voor de implicaties van cognitive load theory voor onderwijs en lesgeven. Cognitive load, of cognitieve belasting, is de hoeveelheid mentale inspanning die nodig is om informatie in het werkgeheugen te verwerken. Als de cognitieve belasting te hoog is, kan dit het leren belemmeren en frustratie en afhaken veroorzaken. Om de cognitieve belasting te verminderen, kunnen leerkrachten gebruik maken van instructie om de cognitieve belasting te verminderen (load reducing instruction, LRI). Dit zijn instructiestrategieën zoals het verminderen van de moeilijkheidsgraad, het bieden van ondersteuning en scaffolding, de mogelijkheid bieden om te oefenen en het geven van feedback. Cognitive load theory wordt wel eens bekritiseerd omdat het een uitsluitend cognitief perspectief op leren en onderwijzen inneemt en geen aandacht lijkt te hebben voor bijvoorbeeld de rol van motivatie en interesse. 

Maar cognitieve belasting is uiteraard niet de enige factor die het leren beïnvloedt. Motivatie is ook cruciaal, omdat motivatie invloed heeft op hoeveel moeite en aandacht leerlingen besteden aan hetgeen ze leren. Volgens de zelfdeterminatietheorie (self determination theory, SDT) kan motivatie meer of minder autonoom zijn, afhankelijk van hoe goed de leerkracht de psychologische basisbehoeften van leerlingen aan competentie, verbondenheid en autonomie ondersteunt. Leerkrachten kunnen deze behoeften ondersteunen door een motiverende stijl aan te nemen die wordt gekenmerkt door autonomieondersteuning (bv., het perspectief van leerlingen innemen, hun interesses benutten, hun gevoelens erkennen) en structuur (bv. duidelijke doelen stellen, verwachtingen uitspreken, feedback en aanmoediging geven). 

Een recent onderzoek van Evans et al. (2024) brengt als één van de eerste studies cognitive load theory en zelfdeterminatietheorie bij elkaar. Zij bevroegen 1287 leerlingen van vier Australische middelbare scholen over hun percepties van de LRI en de stijl van motiveren van hun leraren. Daarnaast gaven ze informatie over de ervaren cognitieve belasting en hun motivatie en betrokkenheid. 

De resultaten van het onderzoek lieten zien dat:

• LRI samenhangt met lagere cognitieve belasting, hogere motivatie en betrokkenheid, en lagere disengagement.
• Motiverende stijlen van autonomie-ondersteuning en structuur ook samenhangen met lagere cognitieve belasting, hogere motivatie en betrokkenheid, en minder disengagement.
• Cognitieve belasting, motivatie en betrokkenheid samenhangen met prestaties, zoals gemeten door schoolcijfers.

Deze bevindingen laten zien dat leerkrachten het leren en het welzijn van leerlingen kunnen verbeteren door gebruik te maken van LRI en een motiverende stijl die de behoeften van leerlingen ondersteunt. Op die manier kunnen leerkrachten de cognitieve belasting van leerlingen verminderen en hun zelfregulerende motivatie, betrokkenheid en prestaties verbeteren.

Het abstract

Although cognitive load theory research has studied factors associated with motivation, these literatures have primarily been developed in isolation from each other. In this contribution, we aimed to advance both fields by examining the effects of instructional strategies on learners’ experience of cognitive load, motivation, engagement, and achievement. Students (N = 1287) in years 7–10 in four Australian high schools completed survey measures of motivation, engagement, cognitive load, and their teachers’ perceived instructional strategies and motivating style. Results suggest that teachers’ load-reducing instructional strategies were related to lower cognitive load and were positively associated with relative autonomous motivation, engagement, and achievement. Teachers’ motivating styles characterized by autonomy support and structure were also associated with reduced extraneous and intrinsic cognitive load, as well as motivation and engagement. We conclude that by using load-reducing strategies and a motivating style characterized by structure and autonomy support, teachers can reduce students’ cognitive load and improve their self-regulated motivation, engagement, and achievement. In so doing, we discuss a number of future avenues for the joint study of self-determination theory and cognitive load theory, with the aim of refining and extending both perspectives.