EEN VOORSTEL VOOR EEN MODEL VOOR LEREN: EEN ANALOGON

Een poging om te komen tot een eenduidige vorm van bepaalde begrips-omschrijvingen; een goed relatieschema; een model; en ten slotte om de dynamiek van het leren in relatie tot enkele moderne begrippen vast te leggen.

Key-words: leren, leer-model, instructie, studeerbaarheid, motivatie, vergeten, instructiebronnen, instructiemiddelen, leermiddelen, feedback systemen, modellen, modelvorming, een 'model voor leren' versus een 'leer-model'.

Figuur 1. Hoe verloopt het leerproces? Hoe snel neemt men iets op? Hoe snel leert men? Is opnemen hetzelfde als leren? Welke parameters zijn daarvoor verantwoordelijk? Intelligentie? Het kwalitatieve nivo van de instructie? De doelen ('normen' of 'goals') die men zich stelt? Hoe verloopt het vergeten? etc. In deze figuur is te zien dat leren kennis accumulatie is en dat vergeten het omgekeerde is. We gaan ervan uit dat er een prikkel is of dat iemand zich zelf een doel stelt (bovenste figuur) (input). Deze figuur is kwalitatief. Als we kwantitatief naar dit soort curves kijken zien we tijdconstantes die per persoon en per leer-situatie verschillend zijn (onderste figuur). De onderste figuur geeft dat aan (output).

Figuur 2. A wil iets vertellen aan B; of B wil iets horen van A, maar de vraag is: loopt een en ander goed en onthoudt B alles?

Figuur 3. Kennis wordt door een leerling opgenomen; maar wanneer gaat dat vlot en wanneer gaat dat slecht? en waarmee gaat dat het beste?

Figuur 4. Leren en vergeten; kennisaccumulatie en restkennis. Een leerling stelt zich een doel; als het doel bereikt is stopt hij/zij met leren; het niveau aan kennis, vaardigheden of inzichten dat/wat hij/zij zich had gesteld, is bereikt.

Figuur 5. Input en output voor een leerproces dat op gang gehouden 'moet' worden. Schematic idea about 'parallelism' and the 'PI-theory' of Min on the input side and on the output side of a 'learning process'. On the input side of a learning environment a lot of instruction types and/or formats are possible and on the output side a lot of model-driven feedback forms are possible.
For all the designers the next rule is valid: the a-synchronic, simulatious processes on the 'input side' and on the 'output side' of this learning environment all have to be in view for the user and have to be presented parallel !! Bij dit onderzoek is het programma CARDIO versie 5.0x (met video in- en output) gebruikt. (Zie elders.) (NB. 'ICS' is 'Intelligente Computer Simulatie'.)

Figuur 6. Het hart van het analogon - de overdrachtsfunctie van input naar output - gesimuleerd op een PC. De overdrachtsfunctie van dit model is van het type du/dt = 1/RC (E-u). U dient te beseffen dat e=E-u. Hier e=IN-OUT. De integrator gaat net zolang door met integreren tot e=0. Op dat moment is u=E of OUT=IN. Dit model kan dus model staan voor kennisvergaring. Zie elders.

Figuur 7. 1e type analogon: een condensator. De leerling heeft (een) bepaalde capaciteit en wil leren. Het willen onthouden (en dus leren) wordt voorgesteld door een condensator C; met een bepaalde opname-capaciteit. U is het aanbod: de stof (uit een boek) of de instructie (uitgesproken door een docent). Het aanbod, de instructie, de stof is een 'spannings'-bron of een 'stroom'-bron. Dat maakt in principe niet uit. De overdrachtsfunctie hierbij is van het type du/dt = 1/RC (E-u).

Figuur 8. 2e type analogon: een feedback regelsysteem. Dit is in principe het achterliggende systeem bij leren zoals Scheiblechner (19...) en Vos en Min het in hun colleges bij het vak 'Systeembenadering in de Onderwijskunde' (1997) beschrijven. De leerling krijgt een stimulus aangeboden en gaat net zolang door tot het verschil tussen de 'kennis in de stimulus' en de 'kennis in zijn hoofd' nul is. Het verschil in een feedback systeem gaat altijd naar nul. De curve die daarbij hoort komt op vele plaatsen in de sociale wetenschappen, de psychologie en de natuurkunde voor. In werkelijkheid is er een veelvoud van stimuli. (Zie verderop in de tekst en bij de figuren.) Maar ook een veelheid van 'doelen' en 'feedback systemen'. Maar de som van al deze activiteit en kennisaccumulatie is dus 'leren'. Als men zich meerdere doelen ('leerdoelen'; 'goals'; etc.) stelt dan kun je spreken van dynamische doelen of normen. Bij enkelvoudige doelen (of norm) kun je (blijven) spreken van een statische doel of norm.

Figuur 9. Idem, als hierboven. Deze voorstelling komt overeen met de voorstelling zoals Atkinson (1977) geeft in zijn leervergelijking. Zijn model geeft een voorstelling hoe de leer- of kennistoename bij een leerling zou kunnen verlopen in de tijd gegeven een stimulus b: de totaal te leren hoeveelheid materiaal. Zie ter vergelijking ook het model van de 'diffusie'-vergelijkingen in het broadcast-model van Lave & March (1975).

Figuur 10. Studeerbaarheid staat in dit model in serie met motivatie. Hoe hoger de studeerbaarheid, d.w.z. hoe lager de weerstand (R1), hoe beter er geleerd kan worden. Hoe hoger de motivatie, d.w.z. hoe lager weerstand (R2), hoe beter iemand nuttige zaken (kennis, informatie, inzicht en wellicht wijsheid) in zich opneemt. En omgekeerd: hoe hoger weerstand R1 en R3 (in serie) zijn, hoe slechter er geleerd wordt. Simulaties verhogen de motivatie voor het leren van ongeveer dezelfde stof uit boeken. R1 en R3 staan in serie en versterken elkaar. Dat klopt met de werkelijkheid: studeerbaarheid en motivatie dienen bij elkaar opgeteld te worden. De vervangingsweerstand bij weerstanden in serie is gelijk aan R1+R3.

Figuur 11. Een groot (en 'gedifferentieerd') (leermiddelen-)aanbod. Hier is aangegeven dat een leerling zelf instructiemiddelen of kennisbronnen kiest. Het aanbod is groot. De weerstand tegen het ene (bijvoorbeeld tegen de studeerbaarheid) is hoger of lager dan tegen het andere instructie (of leermiddel).

Figuur 13. Het niveau van de kwaliteit van een product groeit ook in de tijd. Het OKT-model kent een feedback-lus waarbij de evaluatie (het 'meten') het belangrijkste onderdeel van is. Als je een evaluatie inbouwd hoe klein en eenvoudig dan ook - vrijwaar je jezelf tegen risico's zoals bij een feedback-loos systeem zoals een feedforward-systeem wel bijna altijd een probleem is. Feedforward systemen zijn in de praktijk volkomen onhanteerbaar als er storingen of tegenvallers om de hoek komen kijken. Als de gemeten kwaliteit gelijk is aan de gewenste kwaliteit is het product af of de oplossing in orde. (Zie de literatuur over Quality Control, o.a. ...., 19...)

Figuur 14a (links) en b (rechts). Een overeenkomstige regelsysteem. Ook het OKT model kent pricipieel dezelfde regelkring zoals ook in ons model van leren zit.

Figuur 15a. Ontwerpen als een feedback systeem

Figuur 15b. De drie belangrijkste curves zijn: boven: het 'doel' dat men zich - in het begin stelt; midden: het verschil tussen de gewenste waarde en de werkelijke - gemeten - waarde. Onder: de 'kwaliteit van het product.

Referenties

Ek, M., F. Gooters, C. v.d. Leest and J. Olde Achterweg (1995) Het opstellen van kwantitatieve 'leermodellen' bij simulaties / Kwantitative and kwalitative 'learning models' in learning environments) OKT verslag / Rapport. University of Twente (Begeleiding/Supervisor: Rik Min)

Groenewoud, U.A., J. ter Burg (1996)
Effect van mate van parallellisme op taakuitvoering en gepercipieerd gebruiksgemak. Een onderzoeksverslag, gebaseerd op empirisch onderzoek. Faculteit Toegepaste Onderwijskunde, Universiteit Twente. M.m.v.: W. Akkermans (methodoloog) en R. Min (begeleiding/supervisie). (Ook gepubliceerd op Internet.)

Min, F.B.M. (1996)
Parallelism in working-, learning- and doing-environments; The Parallel Instruction Theory for Coaching in Open Learning Environments for Simulation; Proceedings of EuroMedia 96; Telematics in a multimedia environment, dec.19-21, 1996; A publication of the Society for Computer Simulation International (SCS) (Eds. A. Verbraeck & P. Geril)

Min, F.B.M. (1995)
Simulation Technology & Parallelism in Learning Environments; Methods, Concepts, Models and Systems. Publisher: Academic Book Center, De Lier. ISBN 90-5478-036-3

Min, F.B.M. (1994)
Parallelism in open learning and working environments. Britsh Journal of Educational Technology, Article; Vol. 25, No. 2, pp. 108-112. ISSN 0007-1013.

Min, F.B.M., (1992)
Parallel Instruction, a theory for Educational Computer Simulation. Article. Interactive Learning Intern., Vol. 8, no. 3, 177-183.

Min, F.B.M., (1992)
Pilot-onderzoek naar 'leermodellen' bij computersimulatie aan de hand van observaties van leergedrag; Paper in proceedings van 'Gezond onderwijscongres' door de Nederlandse Ver. voor medisch onderwijs in samenwerking met de vakgroep Onderwijsontwikkeling en Onderwijsresearch, Rijksuniversiteit Limburg op 28-29 november1991 te Velthoven. Redactie: C.P.M. van der Vleuten, A.J.J.A. Scherpenbier en M.C. Pollemans; Uitgever: Bohn, Stafleu Van Loghum BV. Houten. pag. 130-137. ISBN 90-313-1489-7.

Spada, H. & W.F. Kempf (Eds.) (1977)
Structural Models of Thinking and Learning. Proceedings of the 7th IPN Symposium on Formalized Theories of Thinking and Learning and their implications for science Instruction. Hans Huber Publ., Vienna.

Vos, H. en Min, R, (1997)
Systeembenaderingen in de onderwijskunde, Studiehandleiding, TO/Universiteit Twente, Enschede, (cursusjaar 97/98)

Vos, H. (1997)
Methodenleer, Syllabus, TO/Universiteit Twente, Enschede, (cursusjaar 97/98)