Zijn leerlingen die sneller leren degenen met meer potentieel?

Elke dag worden leerlingen van alle leeftijden geconfronteerd met nieuwe concepten en vaardigheden, en sommigen leren die sneller dan anderen. Het is gemakkelijk om dit toe te schrijven aan natuurlijk talent – maar als leraren dat doen, openen ze misschien deuren voor sommige leerlingen en sluiten ze die voor anderen.

Met andere woorden, er zit een schaduwzijde aan het geloof in aangeboren talent. Het kan de neiging opwekken om aan te nemen dat sommige mensen ergens talent voor hebben en anderen niet, en dat je het verschil al vroeg kunt zien. Als je dat gelooft, moedig je de “getalenteerden” aan en steun je ze en ontmoedig je de rest, waardoor een self-fulfilling prophecy ontstaat.

De beste manier om dit te voorkomen is het potentieel in ieder van ons te erkennen – en manieren te vinden om het te ontwikkelen, zoals sommige onderzoekers nu beginnen te doen.

Van schaakbord tot krijtbord

In het schaakspel vinden kinderen met een hoger IQ het over het algemeen gemakkelijker om de regels van het spel te leren en te onthouden en om strategieën te ontwikkelen en uit te voeren, waardoor ze al vroeg een voordeel hebben bij het winnen met schaken.

Maar volgens recent onderzoek is de belangrijkste voorspeller van schaakvaardigheid na verloop van tijd niet het IQ, maar hoeveel kinderen oefenen.

Een soortgelijk iets kan gelden voor wiskundeprestaties. Recent onderzoek heeft aangetoond dat kinderen die ervaring hebben opgedaan met lineaire bordspellen met stappen tellen voordat ze naar school gaan, het beter doen in wiskunde als ze eenmaal op school zitten. En er zijn waarschijnlijk nog veel meer manieren waarop kleuterervaringen die kinderen laten oefenen met wiskunde, hen helpen later beter te presteren.

De meeste leerkrachten zijn echter niet bekend met dit onderzoek. Vaak wordt aangenomen dat de kinderen die wiskunde sneller “snappen” dan de anderen, begaafd zijn in wiskunde, terwijl de anderen dat niet zijn. De “begaafden” krijgen dan meer aanmoediging, meer opleiding, enzovoort, en na een jaar of zo zijn ze veel beter in wiskunde dan de anderen. Dit voordeel kan zich door de schooljaren heen uitbreiden, waardoor de verschillen tussen kinderen steeds groter worden.

Omdat er een aantal beroepen zijn, zoals ingenieur of natuurkundige, die wiskundecursussen op de universiteit vereisen, vinden de studenten die geen talent voor wiskunde blijken te hebben, deze beroepen voor hen gesloten. Maar als wiskunde op dezelfde manier werkt als schaken, dan zijn we een hele verzameling kinderen kwijtgeraakt die uiteindelijk op deze gebieden zeer bedreven hadden kunnen worden, als ze maar niet van meet af aan het etiket “niet goed in wiskunde” opgeplakt hadden gekregen.

Een case study: Revolutionizing freshman physics

We kunnen deze trend bestrijden door op een andere manier naar het potentieel van studenten te kijken. Opleiders kunnen nieuwe onderwijsmethoden implementeren die studenten een betere kans geven om te leren, methoden die gebruik maken van wat we weten over topprestaties en het belang van oefening bij het ontwikkelen van vaardigheden en kennis.

In een studie uitgevoerd aan de University of British Columbia, kregen enkele studenten die waren ingeschreven in een traditionele natuurkundecursus voor eerstejaarsstudenten een klein voorproefje van hoe dit eruit zou kunnen zien. Gedurende de eerste 11 weken kreeg elk cohort van de klas relatief standaardonderwijs: drie colleges van vijftig minuten per week, wekelijkse huiswerkopdrachten, en tutorialsessies waarbij de studenten problemen oplosten onder het oog van een onderwijsassistent. Maar in week 12 werd een cohort blootgesteld aan technieken die waren ontwikkeld door Nobelprijswinnaar voor natuurkunde Carl Wieman en zijn collega’s en onderwezen door twee onderzoekers in plaats van de gebruikelijke instructeur.

Deze technieken waren gebaseerd op het concept van doelbewuste oefening, dat volgens onderzoek een zeer effectief en krachtig hulpmiddel voor verbetering is. In het bijzonder wordt het geïnformeerd en geleid door de prestaties van deskundigen en door een begrip van wat deze deskundigen doen om uit te blinken. Volgens onderzoek dat wij en anderen hebben gedaan, is dit type oefening de sleutel tot het bereiken van meesterschap op gevestigde gebieden, variërend van muziek tot sport tot schaken.

In het deliberate-practice cohort, gaven de onderzoekers de studenten de opdracht om voor elke les een aantal pagina’s uit hun natuurkundetekst te lezen en vervolgens een korte online waar/onwaar test over de lezing te voltooien. Het idee was om hen vertrouwd te maken met de concepten die in de les zouden worden behandeld voordat ze aankwamen.

Toen ze naar de les kwamen, verdeelden de onderzoekers de studenten in kleine groepen en stelden vervolgens een “klikkervraag”- een vraag die de studenten elektronisch beantwoordden, waarbij de antwoorden automatisch naar de instructeur werden gestuurd. De vragen werden zo gekozen dat ze de studenten in de klas aan het denken zetten over concepten die de meeste eerstejaars natuurkundestudenten moeilijk vinden.

De studenten konden elke vraag binnen hun kleine groepjes bespreken voordat ze hun antwoorden instuurden, en vervolgens toonden de onderzoekers de resultaten, spraken erover en beantwoordden eventuele vragen van de studenten. Deze discussies kregen de studenten aan het praten over de concepten, verbanden te leggen, en vaak verder te gaan dan de specifieke clicker vraag die hen was gesteld.

Hoewel er geen verschil in betrokkenheid was tussen de cohorten van de cursus tijdens week 10 en 11, was tijdens week 12 de betrokkenheid in de deliberate-practice klas bijna het dubbele van wat het was in de traditionele klas. De onderzoekers maten de betrokkenheid eigenlijk niet door hoeveel studenten spraken of vragen beantwoordden, maar door iets subtielers: of ze knikten en gebaarden terwijl ze luisterden, of sms’ten en Facebook checkten (zoals opgemerkt door waarnemers).

Maar het was meer dan alleen betrokkenheid. De studenten in de klas kregen onmiddellijke feedback over hun begrip van de verschillende concepten van zowel medestudenten en hun instructeurs. Hierdoor konden ze meer als natuurkundigen gaan redeneren-door eerst de juiste vragen te stellen, dan uit te zoeken welke concepten van toepassing waren, en dan vanuit die concepten naar een antwoord te redeneren.

Aan het eind van week 12 kregen de studenten in beide cohorten een meerkeuze klikkertest om te zien hoe goed ze de stof hadden geleerd. De gemiddelde score van de studenten in de traditionele sectie was 41 procent; het gemiddelde in de deliberate-practice klas was 74 procent-een zeer significant verschil.

Hoe het potentieel van studenten te ontsluiten

Laten we deze natuurkundeles van de UBC eens nader bekijken om te zien hoe de principes van deliberate practice kunnen worden toegepast om studenten te helpen sneller en beter te leren dan ze met traditionele benaderingen doen.

Het eerste wat Wieman en zijn collega’s deden bij het ontwerpen van de klas was praten met de traditionele docenten om te bepalen wat de studenten precies moesten kunnen doen als ze klaar waren met de sectie. Een belangrijk verschil tussen de deliberate-practice benadering en de traditionele benadering van leren ligt in de nadruk die wordt gelegd op vaardigheden versus kennis – wat je kunt doen versus wat je weet.

Deliberate practice draait om de vaardigheden. Je doet de nodige kennis op om de vaardigheden te ontwikkelen; kennis mag nooit een doel op zich zijn. Desalniettemin leidt doelbewust oefenen ertoe dat leerlingen gaandeweg heel wat kennis opdoen.

Als je een leerling feiten, concepten en regels leert, gaan die dingen als losse stukjes het langetermijngeheugen in, en als een leerling er vervolgens iets mee wil doen – ze gebruiken om een probleem op te lossen, ermee redeneren om een vraag te beantwoorden, of ze ordenen en analyseren om tot een thema of een hypothese te komen – dan komen de beperkingen van de aandacht en het kortetermijngeheugen om de hoek kijken. De moeilijkheid om al deze verschillende, niet met elkaar verbonden stukjes tegelijk in gedachten te houden, maakt het bijna onmogelijk voor een leerling om met succes een oplossing te genereren.

Maar wanneer een leerling deze verschillende feiten, concepten en regels leert in de context van het opbouwen van vaardigheden – leren problemen te analyseren en op te lossen – worden de verschillende stukjes op natuurlijke wijze geïntegreerd in een onderling verbonden netwerk van begrip, een “mentale voorstelling” van hoe de verschillende feiten, beelden, regels en relaties samenwerken in een zinvol geheel. Deze mentale voorstelling wordt op haar beurt geassocieerd met andere kennis en inzichten die het individu heeft vergaard. Wanneer de student nu een probleem moet oplossen, is het niet langer een kwestie van jongleren met een verzameling onafhankelijke stukjes informatie, maar eerder van denken in termen van patronen van informatie, wat de hersenen veel efficiënter en effectiever kunnen doen.

Je bouwt geen mentale representaties op door ergens over na te denken of door les te krijgen van een leraar; je bouwt ze op door ze stapsgewijs aan te passen terwijl je een relevante taak probeert uit te voeren met feedback. In eerste instantie zul je waarschijnlijk falen, maar als je je aanpak herziet, steeds opnieuw probeert totdat de taak onder de knie is, bouw je geleidelijk aan een nauwkeurige en effectieve mentale representatie die kan worden gebruikt voor soortgelijke taken in de toekomst.

En dit is wat Wieman en zijn collega’s in de natuurkundeles probeerden te doen. Toen ze eenmaal een lijst hadden samengesteld van wat hun leerlingen moesten kunnen, hebben ze die omgezet in een verzameling specifieke leerdoelen.

Dit is in overeenstemming met een deliberate-practice benadering: Bij het onderwijzen van alledaagse natuurkundige verschijnselen is het nodig om de leerlingen erover te laten nadenken op basis van hun bestaande kennis en om de leerlingen te helpen fouten en misvattingen te identificeren; docenten doen dit door leerlingen een reeks problemen voor te schotelen die ze uiteindelijk correct kunnen leren oplossen door feedback te krijgen op hun onjuiste oplossingen. Terwijl zij geleidelijk hun mentale voorstellingen bijstellen, verfijnen de studenten hun denken over de fysische verschijnselen totdat zij een relatief effectief begrip hebben.

Hoewel dit vergelijkbaar klinkt met de steigerbenadering die in het traditionele onderwijs wordt gebruikt, verschilt het in zijn focus op het ontwikkelen van effectieve mentale representaties. Het idee is om een doelprestatie vast te stellen – namelijk in staat zijn om correct te redeneren en uitkomsten in de echte wereld te voorspellen – en dan te werken aan het bereiken van die doelprestatie door de denkprocessen van de leerling te veranderen om de noodzakelijke mentale representaties bij elke stap te verfijnen. Vervolgens zorgt de leraar ervoor dat de leerling zijn mentale voorstellingen en relevante denkprocessen heeft veranderd voordat hij overgaat op complexere verschijnselen.

Eerder onderzoek waarin natuurkunde-experts werden vergeleken met natuurkunde-studenten, wees uit dat hoewel traditioneel opgeleide studenten soms bijna net zo goed zijn als de experts in het oplossen van kwantitatieve problemen – dat wil zeggen problemen met getallen die kunnen worden opgelost door de juiste vergelijking toe te passen – de studenten ver achterbleven bij de experts in hun vermogen om kwalitatieve problemen op te lossen, of problemen waarbij conceptueel redeneren een rol speelt, maar zonder getallen die in gememoriseerde vergelijkingen kunnen worden gestopt: Bijvoorbeeld, waarom is het warm in de zomer en koud in de winter? Het beantwoorden van zo’n vraag vereist minder kennis van getallen dan een goed begrip van de concepten die ten grondslag liggen aan bepaalde gebeurtenissen of processen – dat wil zeggen, goede mentale representaties.

Om de natuurkundestudenten in hun klas te helpen dergelijke mentale voorstellingen te ontwikkelen, ontwikkelden Wieman en zijn collega’s reeksen klikkervragen en leertaken die de studenten zouden dwingen na te denken en die hen vervolgens van onmiddellijke feedback voorzagen om hen te helpen de leerdoelen te bereiken die de docenten eerder hadden vastgesteld.

Ten slotte werden de lessen zo gestructureerd dat de studenten de kans zouden krijgen de verschillende concepten steeds opnieuw te behandelen, waarbij ze feedback kregen die hun fouten aan het licht bracht en liet zien hoe ze die konden corrigeren. Een deel van de feedback kwam van medestudenten in de discussiegroepen en een deel van de instructeurs, maar het belangrijkste was dat de studenten onmiddellijke antwoorden kregen die hen vertelden wanneer ze iets verkeerd deden en hoe ze dat konden herstellen.

Deze herontworpen natuurkundeles biedt een routekaart voor het herontwerpen van instructie volgens deliberate-practice principes:

• Begin met het identificeren van wat studenten moeten leren hoe ze moeten doen, gebaseerd op welke vaardigheden experts nodig hebben om hun werk te doen. De doelstellingen moeten vaardigheden zijn, geen kennis.
• Begrijp de mentale voorstellingen die deskundigen gebruiken, en bied leerlingen probleemsituaties met feedback om hen te helpen geleidelijk soortgelijke mentale voorstellingen te ontwikkelen. Dit houdt in dat de vaardigheid wordt onderwezen door zich te richten op één aspect tegelijk, waarbij elk aspect door de docent wordt geselecteerd om studenten uit hun comfortzone te houden, maar niet zo ver dat ze die stap niet kunnen beheersen.
• Geef veel herhaling en feedback; de regelmatige cyclus van proberen, falen, feedback krijgen, opnieuw proberen, enzovoort, is hoe de leerlingen hun mentale representaties zullen opbouwen.

Aan de University of British Columbia heeft het succes van Wiemans doelbewuste, op de praktijk gebaseerde aanpak van het natuurkundeonderwijs ertoe geleid dat veel andere professoren daar dit voorbeeld hebben gevolgd. Volgens een artikel in het tijdschrift Science werden in de jaren na het experiment doelbewuste oefenmethoden toegepast in bijna honderd natuurwetenschappelijke en wiskundelessen met in totaal meer dan dertigduizend studenten.

Herontwerpen van onderwijsmethoden met behulp van doelbewuste oefening zou het tempo en de kwaliteit van het leerproces drastisch kunnen verhogen – zoals de bijna ongelooflijke verbeteringen bij Wiemans studenten aantonen. En op die manier zou het kunnen helpen om leerlingen die het gevoel hebben dat ze geen natuurtalent hebben in wetenschap en wiskunde, of Engels, of kunst, aan te trekken en aan te moedigen. Vooruitgang is motiverend en betekent dat de weg naar meesterschap – de weg die voor deze leerlingen gesloten leek – nu binnen handbereik ligt.