De generatieve paradox: sloopt GenAI bouwsteen 5?

Iedereen die ooit lesgaf, herkent dit waarschijnlijk. Vijftig minuten lang waren je leerlingen zichtbaar aan het werk. Bijvoorbeeld tijdens een les over de oorzaken van de Eerste Wereldoorlog. De leerlingen werkten in groepjes, kleurden landkaarten in en voegden symbolen en tekeningen toe, bijvoorbeeld van een Duitse soldaat met de kenmerkende helm, de Pickelhaube. Ze overlegden geanimeerd over welke kleur bij welk land hoorde en wie het volgende stukje zou inkleuren. Het zag er allemaal levendig en betrokken uit en als leraar dacht je misschien: “Dit zit helemaal (Pruisische) snor.” 

Maar twee dagen later wil je in de volgende les hun voorkennis ophalen. Dan merk je dat je leerlingen zich vooral herinneren dat Frankrijk blauw was en dat “de Duitsers zo’n pin op hun helm hadden”. Met andere woorden: ze hebben vooral losse, opvallende details onthouden, maar niet noodzakelijk de inhoud die ertoe deed.

Wat ging er mis tijdens de les? Of beter gezegd: wat is er mogelijk niet gebeurd in het hoofd van de leerlingen?

Veel beweging, weinig denkwerk

Je ogen hebben je tijdens die les niet bedrogen: je leerlingen waren duidelijk actief bezig. Ze staken hun handen uit de mouwen, praatten mee of werkten aan een opdracht. Maar betekent dat automatisch dat ze ook veel geleerd hebben?  
Onderzoeker Robert Coe (2014) waarschuwt dat wat je aan de buitenkant ziet – druk bezig zijn, bewegen, overleggen, iets maken – niet altijd een betrouwbare aanwijzing is voor betekenisvol leren. Hij noemt zichtbare activiteit ‘een slechte voorspeller voor betekenisvol leren’ (a poor proxy for meaningful learning). Leren gebeurt vooral in het hoofd: wanneer leerlingen nadenken, verbanden leggen, iets proberen te begrijpen en hun ideeën bijstellen. Dat is niet altijd zichtbaar aan hun gedrag.

Bij betekenisvol leren (meaningful learning; Ausubel, 1963) is het van belang dat nieuwe informatie bewust verbonden wordt met wat je al weet. Nieuwe informatie moet gekoppeld worden aan bestaande kennisschema’s in het geheugen. Op die manier wordt kennis meer dan losse feiten die snel vervagen. Betekenisvol leren houdt in dat kennis duurzaam uitbreidt én gebruikt kan worden in andere situaties. De leerstof is niet alleen onthouden, maar ook begrepen. In het langetermijngeheugen ontstaan er nieuwe schema’s of worden bestaande schema’s uitgebreid, verdiept of verbonden met andere. Leerlingen kunnen bijvoorbeeld een onderwerp beter uitleggen, vergelijken met iets anders of toepassen in een andere opdracht.

Dat betekent natuurlijk niet dat gedragsmatige activiteit steeds onwenselijk is. Waar het om gaat is waarover ze nadenken. Een opdracht waarbij leerlingen kaartmateriaal inkleuren kan perfect zinvol zijn, op voorwaarde dat ze daardoor ook echt begrijpen waarom bepaalde landen bondgenoten waren of hoe een lokaal conflict kon uitgroeien tot een wereldoorlog. Het inkleuren zelf leidt niet tot leren, het nadenken over waarom ze welke landen kleuren wél.

Voor sommige leerdoelen is gedragsmatige activiteit zelfs noodzakelijk, zoals bij motorische vaardigheden tijdens LO of technieken in praktijkvakken. Maar ook dan moeten leerlingen nadenken over hoe een handeling het best wordt uitgevoerd.

Waar gedragsmatige activiteit makkelijk waar te nemen is, blijft cognitieve activiteit vrijwel onzichtbaar. Die speelt zich immers af in het hoofd van de leerlingen en we kunnen niet zien of iemands brein op volle toeren draait. Maar misschien kan cognitieve activiteit tot bepaalde ‘producten’ leiden die wél een betrouwbare indicator kunnen zijn van betekenisvol leren?

Generatieve leeractiviteiten to the rescue

Betekenisvol leren kan uitgelokt worden door zogeheten ‘generatieve leeractiviteiten’. Dit zijn activiteiten die leerlingen stimuleren om diep na te denken over de leerstof om die vervolgens te herkneden tot een nieuw ‘bijproduct’, zoals een samenvatting, een uitleg of een tekening. Daarom worden ze ook wel ‘productieve leeractiviteiten’ genoemd.

Fiorella en Mayer (2018) onderscheiden acht generatieve leeractiviteiten. Over deze activiteiten schreven onder meer medeauteurs van deze blog, Tine en Paul, een lezenswaardige blogreeks waarnaar we graag verwijzen voor meer achtergrond en concrete voorbeelden.

1. Herformuleren van de (essentie van) de leerstof in eigen woorden (samenvatten).
2. Een visuele weergave maken van de belangrijkste aspecten van de leerstof en hun onderlinge samenhang (conceptmap of mindmap) (mappen).
3. Uitleg geven aan zichzelf over de leerstof en daarbij verbanden leggen tussen de verschillende onderdelen (zelfverklaren).
4. Een tekening of illustratie maken die de samenhang tussen de belangrijkste ideeën van de leerstof weergeeft (tekenen).
5. Uitleg geven aan anderen (peer teaching) (lesgeven).
6. Toetsen als leerstrategie, waarbij leerlingen zelf vragen maken of bijvoorbeeld flashcards inzetten (zelftesten).
7. In het hoofd visualiseren van bepaalde concepten of processen (inbeelden).
8. Bewegingen maken of voorwerpen manipuleren die de gedachtegang uitdrukken of ondersteunen (uitbeelden).

Er zijn nog meer generatieve leeractiviteiten, zoals een voorbeeld bedenken van een concept of het voorspellen van de volgende stap in een proces (Brod, 2021).

Het mechanisme achter generatieve leeractiviteiten

Om te begrijpen hoe generatieve leeractiviteiten kunnen bijdragen tot betekenisvol leren, verwijzen we naar het SOI‑model van Fiorella & Mayer (2015). Dit model benoemt drie cognitieve processen - selecteren, organiseren en integreren - die helpen verklaren hoe generatieve leeractiviteiten werken.

• Omgevingsprikkels komen binnen via het zintuiglijk/sensorisch geheugen. Belangrijk is dat leerlingen in deze fase erin slagen om relevante informatie te selecteren. In de context van ons voorbeeld kan dat de explosieve relatie zijn tussen Oostenrijk-Hongarije en Servië, en niet de helm die door de Duitsers werd gedragen. Niet vanzelfsprekend, sommige lezers zullen zich bij het lezen van deel 2 van deze blog nog perfect Pickelhaube herinneren, maar niet waar de ‘I’ in het SOI-model voor stond.
• Na de selectie volgt de verwerking van informatie in het werkgeheugen. Hier vindt het organiseren van informatie plaats. In de context van ‘den Groote Oorlog’ kan dat bijvoorbeeld het bepalen van een chronologische volgorde van de gebeurtenissen zijn: Aanslag op Frans-Ferdinand, ultimatum Oostenrijk-Hongarije aan Servië, Duitsland verklaart de Russen de oorlog … 
• Vervolgens dienen leerlingen de nieuwe informatie te integreren in gerelateerde, bestaande kennisschema’s die reeds opgeslagen zijn in hun langetermijngeheugen. Bijvoorbeeld dat er sinds 1882 een alliantie bestond tussen onder andere Duitsland en Oostenrijk-Hongarije, wordt aangevuld met de daardoor te verklaren opeenvolgende oorlogsverklaringen.

Wanneer leerlingen uitleg geven aan anderen, doorlopen ze in deze generatieve activiteit het volledige SOI‑proces. Om de oorzaken van de Eerste Wereldoorlog helder uit te leggen, moeten ze eerst selecteren wat echt belangrijk is (bijv. de spanningen tussen Oostenrijk‑Hongarije en Servië, daarna de informatie organiseren tot een chronologisch verhaal over de opeenvolgende gebeurtenissen, en ten slotte alles integreren in hun bestaande kennis over bondgenootschappen en oorlogsverklaringen. Zo dwingt lesgeven leerlingen om het hele SOI‑proces effectief toe te passen, net wat generatieve leeractiviteiten zo krachtig maakt.

Geen vanzelfsprekendheid

Generatieve leeractiviteiten bieden veel kansen om leerlingen cognitief te activeren. Leraren kunnen ze integreren in hun instructie om leerlingen regelmatig te laten nadenken, bijvoorbeeld door hen een lesfase te laten samenvatten of via draai-en-praat het verband tussen twee concepten te laten verwoorden aan hun schoudermaat. Dit vraagt wel een doordachte aanpak. Het toepassen van generatieve leeractiviteiten vereist gerichte instructie. Daarbij spelen drie vragen een rol.

1. Kunnen leerlingen de strategieën uitvoeren?
   Elke generatieve leeractiviteit is een cognitieve vaardigheid die expliciete instructie en oefening vraagt. Idealiter ingebed in betekenisvolle leerinhouden, niet in geïsoleerde lessen ‘leren samenvatten’. Omdat leerlingen deze vaardigheden niet vanzelf beheersen, is ook betekenisvolle feedback noodzakelijk.
2. Wanneer is er genoeg voorkennis om een strategie toe te passen?
   Zonder voldoende voorkennis kunnen leerlingen onderdelen niet verbinden en lopen ze vast, of produceren ze een zwak bijproduct. Zo maken ze soms flashcards die irrelevante details bevatten, zoals “Wat is de naam voor de Duitse helm met de pin erop?”, in plaats van kernconcepten.
3. Welke ondersteuning is nog nodig om tot een kwaliteitsvol resultaat te komen?
   Bij een video kan een instructie als “Leg proces X uit” volstaan, maar een versie met extra steun “Leg proces X uit met behulp van deze drie kernwoorden” kan noodzakelijk zijn.

Belangrijk is ook leerlingen erop attent te maken dat generatieve leeractiviteiten ‘een beetje pijn doen’. Ze kosten cognitieve moeite en moeten wat ‘schuren’, om effect te hebben.

GenAI en generatieve leeractiviteiten

Om tot betekenisvol leren te komen, moeten leerlingen dus zelf wat worstelen met de leerstof. Maar stel dat er een toepassing zou bestaan (laten we ze generatieve artificiële intelligentie (GenAI) noemen) die die worsteling van hen overneemt. En stel, geheel hypothetisch, dat leerlingen daar toegang toe hebben én deze ook nog gebruiken. Dan is het risico reëel dat hun samenvattingen, conceptmaps en flashcards niet langer hun eigen denkwerk weerspiegelen, maar producten worden van een schadelijke vorm van cognitive offloading, bekend als cognitive outsourcing Weg worsteling, weg betekenisvol leren.

Is de conclusie over GenAI en generatieve leeractiviteiten echt zo dreigend als de vooravond van WOI? Of bestaan er manieren om het onvermijdelijke gebruik van GenAI toch te verzoenen met de principes van generatieve leeractiviteiten? Dat lees je in het tweede deel van deze blog.