Zo leren onze hersenen

Multimediaprincipes in een notendop

Wanneer we als ontwikkelaars, docenten of uitgevers studiematerialen ontwikkelen, moeten we rekening houden met de werking van de hersenen. Materialen die ontworpen zijn zonder kennis van de menselijke cognitie (het vermogen om iets te leren), hebben hoogstwaarschijnlijk een willekeurig effect (Mayer, 2005). In de artikelenreeks “Multimediaprincipes in een notendop” leggen we meer uit over de verschillende multimediaprincipes en hoe de hersenen werken. Zodat je in het uitwerken van leermaterialen juiste ontwerpkeuzes kan maken. In dit eerste artikel leggen we een basis.

Ons geheugen
Ons geheugen bestaat uit 3 onderdelen:

1. het sensorische geheugen : Hier komt nieuwe informatie binnen via onze oren en ogen. Dit wordt hier heel kort vastgehouden.

2. het werkgeheugen: Hier wordt na selectie binnengekomen informatie verwerkt, zodat we het begrijpen.

3. het langetermijngeheugen: Onze grote opslag aan informatie.

Bijna alles wat we doen, wordt bepaald door kennis die is opgeslagen in ons langetermijngeheugen. Daarom is leren gedefinieerd als het aanpassen van het langetermijngeheugen. Als het langetermijngeheugen niet veranderd is, is er niets geleerd (Mayer, 2005).

Ingenieuze, maar beperkte hersenen
Onze hersenen slaan dus veel informatie op. Dit gebeurt heel zorgvuldig, zodat we het later ook goed kunnen terugvinden. Wanneer we hier in één keer heel veel informatie aan zouden toevoegen, ontregelen we onze hersenen. Daarom hebben onze hersenen 2 beperkingen:

De eerste beperking is het bestaan van het werkgeheugen. Hier wordt informatie gefilterd en verwerkt. Het werkgeheugen zorgt er op deze manier voor dat ons langetermijngeheugen in kleine stukjes wordt aangevuld en gewijzigd. Hiermee voorkomen we een overvloed aan informatie en blijft ons langetermijngeheugen goed werken.

Een tweede beperking zit in de capaciteit van ons werkgeheugen. Omdat het niet mogelijk is om miljoenen verschillende combinaties te testen, heeft ons werkgeheugen een beperkte capaciteit ontwikkeld. We kunnen maximaal 7 nieuwe elementen tegelijk in ons werkgeheugen houden. Daarnaast is alle informatie in ons werkgeheugen binnen 20 seconden weer weg.

3 Cognitieve processen bij actief leren
Wanneer we iets leren, doorlopen we 3 (eigenlijk 4) cognitieve processen: Selecteren, Organiseren, Integreren (en Coderen). Al deze processen zijn nodig om iets actief te kunnen leren, maar hoeven niet in deze volgorde plaats te vinden.

Selecteren
Woorden en beelden komen in het sensorische geheugen binnen via 2 kanalen: onze oren en ogen. Deze 2 kanalen kunnen informatie tegelijk verwerken en hebben allebei een beperkte capaciteit. Omdat ons werkgeheugen beperkt is - en dus niet alle informatie van complexe illustraties, teksten of animaties tegelijkertijd kan verwerken - maken we onbewust een selectie van woorden en beelden.

Organiseren
We organiseren de geselecteerde beelden en woorden in ons werkgeheugen. Binnengekomen woorden kunnen we soms zelf omzetten in een mentaal beeld en andersom. Na het selecteren van de juiste informatie leggen we verbindingen in ons werkgeheugen. We maken een verbaal en visueel model. Het werkgeheugen test en organiseert alle informatie dus grondig.

Integreren
Om informatie goed op te kunnen slaan moeten we de gemaakte (verbale en visuele) modellen aan elkaar koppelen. Aan elkaar én aan relevante voorkennis in het langetermijngeheugen. Dit leidt tot één compleet mentaal model van de nieuwe kennis. Dit proces vraagt veel van onze cognitieve capaciteit en gaat over het begrijpen van het geleerde. Wanneer we een mentaal model hebben gevormd, kan dit opgeslagen worden in ons langetermijngeheugen. Dit laatste is coderen.

Overbelasting voorkomen
Wij willen dat studenten écht leren. Dus zij moeten informatie actief verwerken (alle processen doorlopen) én goed opslaan in het langetermijngeheugen. Dit kost onze hersenen (die beperkte capaciteit hebben) veel moeite. Daarom is het belangrijk dat wij bij het ontwikkelen van lesmaterialen proberen om de cognitieve capaciteit van onze studenten zo efficiënt mogelijk in te zetten. Deze kennis heeft twee belangrijke implicaties voor alle materialen die wij voor studenten ontwikkelen:

1. Het materiaal dat we aanbieden, moet een samenhangende structuur hebben (anders kan de student er geen goed model van maken).

2. Het materiaal dat we aanbieden, moet de student richting geven over hoe een mentaal model gebouwd kan worden (bijvoorbeeld door al aan te geven wat relaties zijn tussen stukjes informatie).

Er bestaan multimediaprincipes die ons kunnen helpen om studiematerialen goed vorm te geven. Deze principes zijn gericht op drie verschillende scenario’s waarin studenten de processen voor actief leren niet goed doorlopen en daardoor niet goed tot leren komen.

Scenario 1: De student is te druk met het begrijpen hoe het materiaal in elkaar zit, doordat het niet goed is ontworpen. Multimediaprincipes die helpen dit te voorkomen, zijn:

• Coherentieprincipe, Signaleringsprincipe, Overtolligheidsprincipe, Ruimtelijk nabijheidsprincipe en het Tijdelijk nabijheidsprincipe.

Scenario 2: Het materiaal is goed ontworpen, maar is het te ingewikkeld. Multimediaprincipes die helpen om dit te voorkomen, zijn:

• Segmenteringsprincipe, Voortrajectprincipe & het Modaliteitsprincipe

Scenario 3: De student doet niet genoeg moeite, hoewel het materiaal goed gepresenteerd is en niet te moeilijk is. Multimediaprincipes die helpen om studenten te motiveren en voorbereiden voor actief verwerken, zijn:

• Multimediaprincipe, Personaliseringsprincipe, Stemprincipe, Belichaming principe, Guided discovery principle, Self-explanation principle, Beeldprincipe

In volgende artikelen uit deze serie gaan we dieper in op verschillende multimediaprincipes. Daarbij kijken we wat het effect is wanneer deze wel of niet juist zijn ingezet. Wil je er in de tussentijd alvast meer over weten, neem dan eens contact op met het MICT.

Kristel Hartsuiker - onderwijsadviseur blended leren, Deltion College

Bronvermelding:
Mayer, R., & Mayer, R. E. (Eds.). (2005). The Cambridge handbook of multimedia learning. Cambridge University Press.

Meer voor docenten