Design research en de context van gebruik Module 1 van de Foundation Course in Interaction Design
De psychologie van het leren: een beknopte inleiding V02.0 2014.11.04
Nederlandstalige versie Auteur: James M. Boekbinder Skype: jboekbinder3641 E-mail:
[email protected]
© Copyright 2014 For internal use only. All rights reserved. No part of this publication may be reproduced, stored in a database or retrieval system, or published, in any form or in any way, electronically, mechanically, by print, photo print,
1
microfilm or any other means without prior written permission from the author and the Rotterdam University of Applied Sciences (Hogeschool Rotterdam, CMI Institute.) Please note: all names of persons in the hypothetical cases and examples in this book are entirely fictional and make no reference to any real person, past or present.
2
1
Over het leren
Het leren zelf is een belangrijk onderdeel van de context van gebruik van een interactieve versie van een leerboek. Wat moet je als beginnend ontwerper die aan deze opdracht begint weten over de psychologie van het leren? Welke universele ontwerpprincipes zijn van toepassing? Wat onderscheidt het ontwerpen van educatieve materialen van dat van andere types interactieve media producten?
2
Leren en e-learning: basisbegrippen
Wat betekent leren (en ‘e-learning’?)
Eenvoudig gezegd is leren het vermogen om verschillende typen content te herinneren, reproduceren en gebruiken. Er zijn vier typen content: -
Feiten… “De bevolking van Spanje telt 45.200.737 mensen.” Concepten… ‘Wat is een verdachte?’ Wanneer kan iemand als ‘verdachte’ worden beschouwd, tegen zijn wil vastgehouden worden, et cetera? Procedures… ‘Wat te doen in geval van brand?’ Dit kan stap voor stap beschreven zijn en gebruik maken van complexe vaardigheden. Principes… Combinaties van feiten, concepten en procedures die gezamenlijk een strategische handeling mogelijk maken, bijvoorbeeld een student adviseren over haar beroepskeuze.
Clark en Mayer1 definiëren 'e' in ‘e-learning’ als het ‘hoe’, en 'learning' als het ‘wat’. ‘E’ betekent 'electronic', d.w.z. gedigitaliseerd en in elektronische vorm opgeslagen. 'Learning' verwijst naar de content en de manieren waarop mensen geholpen worden om het te leren. Voorbeelden van e-learning producten zijn: - Kookcursussen en cursussen Engels voor game platforms zoals Nintendo DS - Management en andere cursussen voor de iPhone - Programma’s voor verschillende drives die aan een TV kunnen worden aangesloten - Web-based trainingen - Webinars en andere trainingen voor virtuele klassen met meerdere deelnemers - Simulatieomgevingen waarin je voertuigen leert te besturen
Leren is werk Onze zintuigen en ons brein moeten hard werken om te leren, en onze hersenen hebben een beperkte hoeveelheid ‘processorcapaciteit’. Gebruikers zijn zich bewust van hun emotionele reactie (of: gevoelens?) bij het gebruik van een interactief product - of ze het plezierig vinden of niet - maar dit heeft vaak geen correlatie met het leerresultaat dat ze boeken. Ze kunnen een product bijvoorbeeld plezierig in gebruik vinden, maar vervolgens blijken ze weinig te hebben onthouden van de leerstof. Voor ontwerpers betekent dit dat de eerste reacties van gebruikers geen betrouwbare indicatie vormen van de
3
doeltreffendheid van een educatief product. Gebruikers kunnen bijvoorbeeld aangeven dat ze een audiotrack of illustratie leuk vinden, maar als die ‘processorkracht’ aftappen ten koste van belangrijkere content kunnen ze het leerproces schaden. De rol van interaction designers
1
Ruth Clark en Richard E. Mayer, E-learning and the science of instruction: proven guidelines for consumers
and designers of multimedia learning. (San Francisco, US: Pfeiffer, 2008), 10―11.
4
Designers spelen een centrale rol in het verbeteren van leerresultaten. Een goed visueel en interaction design vermindert de cognitieve belasting.2 Designers zorgen voor een optimale visuele organisatie van de content volgens de ‘Gestalt’-basisprincipes. Ze zorgen voor feedback en flow en reguleren de uitwisseling (stimulus en reactie) waarin het leren plaatsvindt.
Context van gebruik van e-learning E-learning maakt meestal deel uit van een groter geheel van leeractiviteiten die plaatsvinden op verschillende locaties en op verschillende tijdstippen. Welke plaats neemt e-learning hierbinnen in?
Caroline Nevejan3 heeft een model gecreëerd dat ons helpt om de context van gebruik van e-learning te begrijpen. Het onderstaande schema4 illustreert hoe leeractiviteiten verspreid zijn over fysieke en virtuele ruimtes.
2
'The burden imposed on working memory in the form of information that must be held plus information that
must be processed.' Ruth Clark en Richard E. Mayer, E-learning and the science of instruction: proven
5
guidelines for consumers and designers of multimedia learning. (San Francisco, US: Pfeiffer, 2008), 39. 3
Caroline Nevejan, Synchroon/Asynchroon: Onderwijsvernieuwing in de informatiesamenleving. Amsterdam,
the Netherlands: Hogeschool van Amsterdam, 2003. Quoted in: John Thackara, In the bubble: designing in a complex world. (Cambridge, Massachusetts, US: MIT Press, 2005), 146. 4
Caroline Nevejan, Synchroon/Asynchroon: Onderwijsvernieuwing in de informatiesamenleving. Amsterdam,
the Netherlands: Hogeschool van Amsterdam, 2003. Quoted in: John Thackara, In the bubble: designing in a complex world. (Cambridge, Massachusetts, US: MIT Press, 2005), 146.
6
De vraag voor designers is: wat is de juiste plaats voor e-learning binnen het grotere leerproces? Vaak worden fysieke materialen eenvoudigweg gedigitaliseerd (gescand) terwijl dit geen educatieve waarde toevoegt. NB: voorkennis is dé belangrijkste factor in het succes van e-learning applicaties. Het is daarom belangrijk om de beginsituatie van leerlingen vast te stellen. De principes in dit document zijn vooral relevant voor beginners.
7
3
Theorieën: een beknopt overzicht
BEHAVIORISM Gebaseerd op het versterken van correcte reacties en het verzwakken van niet-juiste reacties. Behaviorism richt zich op het herhalen van nieuwe gedragspatronen totdat ze automatisch worden. Een typisch voorbeeld van deze benadering is ‘programmed instruction’. Dit betekent dat lesmaterialen in kleinere stukken worden onderverdeeld (‘frames’). Elk stukje bevat een paar beweringen en een vraag (meestal in de vorm van een ‘fill in the blank’). De student leest de tekst en beantwoordt meteen de vraag. Voorbeeld: een taalcursus waarin de student kleine hoeveelheden nieuwe concepten en woorden leert, en hier bij elke stap vragen over beantwoordt.
COGNITIVISM Deze theorieën richten zich op de manier waarop onze zintuigen en lange- en korte-termijn geheugen werken. Cognitivism richt zich op de gedachten achter het gedrag. Typische strategieën zijn de creatie van categorieën en ‘schema’s’. Deze vormen een mentaal ‘kader’ waarin nieuw geleerd materiaal een plaats vindt en beter onthouden wordt. Een voorbeeld van een 'schema' zijn de drie categorieën van design research (observatie, interviews en activiteiten). Als iemand die geleerd heeft, is het gemakkelijker om nieuwe methodieken te onthouden, omdat ze onder een van deze drie categorieën passen.
CONSTRUCTIVISM Volgens deze theorie bouwen we onze begrip en onze kennis van de wereld op door dingen te ervaren en daarop te reflecteren. Constructivism richt zich op het voorbereiden van een student om problemen op te lossen in situaties waarin veel onduidelijk blijft. Als we iets nieuws tegenkomen moeten we het integreren in onze bestaande ideeën en ervaringen. Dit kan inhouden dat we een bestaande overtuiging moeten veranderen of loslaten, of het kan ertoe leiden dat we besluiten dat nieuwe informatie irrelevant is en opzij gezet kan worden. We zijn in elk geval de actieve scheppers van onze kennis. Om dit voor elkaar te krijgen moeten we vragen stellen, verkennen, evalueren wat we al weten, het vergelijken met nieuwe kennis, en nieuwe verbanden leggen. Voorbeelden: probleemgestuurd onderwijs, zoals projecten op een design opleiding waarin teams leren via het oplossen van een ontwerpprobleem aan de hand van een probleembeschrijving.
8
Het model van Kolb: het leerproces als cyclus Dit model van David Kolb wordt wijdverbreid gebruikt. Kolb ziet leren als een cyclus met vier typenleeractiviteiten. Studenten kunnen bij elk type beginnen en vervolgens de andere drie doorlopen. Volgens Kolb hebben mensen een voorkeur voor een specifieke type als startpunt. Hij drukte dit uit als een aantal ‘typen leerling’: 1. 2. 3. 4.
Doener – problemen oplossen, groepsdiscussie; trainer is ‘model professional’ Dromer - kijkt naar presentaties, colleges, video’s; trainer is ‘expert in interpretatie’ Beslisser - peer feedback, vaardigheden oefenen; trainer is ‘coach / helper’ Denker – voorbeeldcases, het lezen van theorie; trainer laat student zijn gang gaan
[VERTALING VAN TERMEN IN SCHEMA: Doener: “Laten we meteen beginnen.””; Denker : “Wat zijn de onderlinge verbanden?”; Beslisser: “Hoe gebruik ik dit in de praktijk?” Concrete ervaring / voelen; Abstracte conceptualisatie / denken; Actief experimenteren / doen; Reflectieve observatie / kijken; Verwerking; Perceptie]
9
4
Interactiviteit: voordelen
Geautomatiseerde feedback en instructies op maat Feedback kan aangepast worden aan de prestatie van individuele leerlingen in ‘real time’. Voorbeelden: Het lees- en schrijfprogramma ‘TiO’ van Ad Bok. De student schrijft een eigen tekst en het programma verschaft allerlei suggesties (feedforward) om de tekst te verbeteren. Bijvoorbeeld: ‘Dit wordt erg lang voor een inleiding… kun je manieren bedenken om hetzelfde te zeggen met minder woorden?’ Of: ‘Je hebt dit woord al twee keer gebruikt in deze alinea. Is het echt nodig? Misschien weet je een ander woord met dezelfde betekenis?’ Een wiskundeprogramma kan toetsen moeilijker of makkelijker maken naar aanleiding van de snelheid waarmee leerlingen proefopdrachten correct afronden. Dit werkt ook motiverend. Integratie van samenwerken en zelfstudie Zelfstudie Wikis, blogs en e-learning producten stellen studenten in staat om op een flexibele manier teams te vormen en hun tijd in te delen. Studenten kunnen individueel aan hun zwakke punten werken om de groep beter te ondersteunen. Simulatie en games Games kunnen een rijke context bieden en motiverend werken. De volgende beschrijving is van de game 'A Force More Powerful':1 ‘Can a computer game teach how to fight real-world adversaries—dictators, military occupiers and corrupt rulers, using methods that have succeeded in actual conflicts—not with laser rays or AK47s, but with non- military strategies and nonviolent weapons? Such a game, A Force More Powerful (AFMP), is now available. A unique collaboration of experts on nonviolent conflict working with veteran game designers has developed a simulation game that teaches the strategy of nonviolent conflict. A dozen scenarios, inspired by recent history, include conflicts against dictators, occupiers, colonizers and corrupt regimes, as well as struggles to secure the political and human rights of ethnic and racial minorities and women.’ Registratie van activiteiten voor hergebruik Je kunt opnames maken van activiteiten en deze delen en inzetten als leermateriaal. Genereren en visualiseren van data over het leerproces Statistieken over de voortgang en andere aspecten (cijfers, presentie, duur van activiteiten, evaluaties) van het leerproces kunnen worden verkregen en gevisualiseerd. Studenten, docenten en managers kunnen deze gebruiken om het leerproces te optimaliseren.
1
(auteur niet vermeld) (n.d.). People Power, the Game of Civil Resistance. Geraadpleegd: 12 november 2014, op http://www.aforcemorepowerful.org/game/
10
5
Design: belangrijke principes en richtlijnen
De gebruiker: vier kenmerken 5.1.1 ‘Dual channels’ Visueel beeldend materiaal en auditief / verbaal materiaal worden in aparte ‘kanalen’ verwerkt. Het verdelen van een boodschap over deze twee kanalen maakt het minder belastend om te verwerken en verhoogt de leerresultaten. 5.1.2 Beperkte capaciteit Mensen kunnen slechts enkele stukken informatie tegelijkertijd in elk kanaal verwerken. De hoeveelheid tekst, en bewegend en niet-bewegend beeld die we kunnen opnemen, onthouden en met elkaar in verband kunnen brengen, is beperkt. Meer dan op welk gebied dan ook geldt voor e-learning: ‘less is more’. We praten in dit geval over ‘essential processing’, d.w.z. het verwerken van alleen het materiaal dat het leerproces ondersteunt.
De term cognitive load (cognitieve belasting) verwijst naar de belasting op ons werkgeheugen terwijl we aan het leren zijn. Het principe van ‘less is more’ betekent dat veelvoorkomende ideeën over de aantrekkelijkheid van media-uitingen voor e-learning niet opgaan. Bijvoorbeeld: mooie, uitgebreide video’s zijn niet categorisch ‘beter’ omdat ‘jonge mensen dit nu verwachten’. Het punt is dat alle stimuli ‘processorkracht’ vereisen. Die mooie, uitgebreide beelden zijn dus ook belastend en verhinderen het verwerken van het materiaal door de zintuigen en het geheugen. 5.1.3
Active processing
Leren vindt plaats als mensen materiaal op de juiste manier verwerken. Voorbeelden hiervan zijn: het herkennen van en de aandacht richten op alleen het relevante materiaal, het materiaal organiseren in een samenhangende structuur, of het integreren ervan in al aanwezige kennis. 5.1.4 Transfer Om een prestatie te leveren moeten nieuw-geleerde kennis en vaardigheden kunnen worden teruggehaald uit het lange-termijn geheugen. Dit heet ‘transfer’. We meten het succes van leren door te checken hoeveel kennis van het korte-termijn geheugen naar het lange-termijn geheugen is overgeplaatst en in welke mate een persoon deze kennis kan terughalen op moment dat hij het moet inzetten om een prestatie te leveren.
6
Principes voor het ontwerpen van e-learning producten
Multimedia principe: Visuals kunnen helpen om te leren Een beeld (film, animatie, tekening, enzovoorts) moet deel uitmaken van een samenhangend geheel. In zekere zin construeren studenten dit samenhangend geheel zelf door verbanden te leggen tussen beeld en tekst als deel van het leerproces. Typen beelden (graphics) Verschillende typen beeld worden ingezet om verschillende typen leren te ondersteunen. Hieronder leggen we
11
dit uit met een voorbeeld: een hypothetische computerprogramma met beelden en tekst (geen audio) die uitlegt hoe een fietspomp werkt. Decoratief Voor: esthetiek, humor. Voorbeelden: beeld van fietser; grafische motieven die met fietsen te maken hebben. Vertegenwoordigend (Representational) Beelden die het uiterlijk van een object illustreren. Voorbeeld: foto van de pomp, laat zien over welke pomp het gaat
Relaterend (Relational) Illustreren een kwantitatief verband tussen twee of meer variabelen. Voorbeeld: grafiek die de relatie weergeeft tussen temperatuur en luchtdruk in banden. Organiserend (Organizational) Geeft verbanden tussen elementen weer. Bepaalde typen matrix behoren ook tot deze categorie. Voorbeeld: een schema met ‘cutaway view’ en ‘boxes and arrows’ die de structuur van een fietsband illustreren. Transformerend (Transformational) Laten veranderingen door de tijd heen zien. Voorbeeld: animaties, video’s die laten zien hoe je een fietsband checkt en oppompt, of hoe de pomp werkt. Interpreterend (Interpretive) Maken onzichtbare verbanden en elementen zichtbaar. Voorbeeld: verzadiging van kleur of stipjes die de luchtdruk verbeelden binnen de pomp. Belangrijk: gebruik het type grafiek dat bij de inhoud past. Feiten kunnen worden verbeeld door middel van organiserende en vertegenwoordigende grafieken (beeld van een pomp: ‘Dit is de pomp waar het over gaat.’) Processen en procedures kunnen worden verbeeld door middel van transformerende of interpreterende grafieken (animatie van luchtstroom, grafiek met kleur om compressie uit te leggen).
De contiguïteitsprincipe: woorden en beelden moeten dicht bij elkaar staan en tegelijkertijd voorkomen Woorden moeten dicht bij grafieken staan om oogbewegingen en verwerkingstijd te minimaliseren. Feedback moet in hetzelfde scherm staan als het leermateriaal. Scheid instructies niet van de leerstof; geef ze ook niet van te voren. Zorg dat gesproken tekst tegelijkertijd met beelden wordt gepresenteerd. Bijvoorbeeld: plaats een voice-over tekst niet vóór een gerelateerde animatie. Laat hem gelijktijdig met de animatie lopen. Het punt is dat hoe dichter deze elementen bij elkaar staan, hoe minder energie men hoeft te besteden om ze met elkaar in verband te brengen en om de betekenis van het verband te doorgronden. Het modaliteitsprincipe: wanneer beelden worden vergezeld door tekst, presenteer je woorden als audio in plaat van tekst op het scherm Dit verdeelt de informatie over twee kanalen: visueel / beeldend, en auditief / verbaal. Houd echter in gedachten dat studenten de stof soms in verschillende mate beheersen (waarom zeg je dit hier?). En er zijn uitzonderingen: ● Tekst op het scherm kan wel helpen bij een taal die niet de moedertaal is van de student
12
●
De negatieve effecten van on-screen tekst nemen af naarmate studenten meer ervaren zijn
Het coherentieprincipe: ‘interessant’ materiaal toevoegen kan het leren verminderen Sommige zien ‘verrijking’ van materiaal met mooie beelden, geluid of extra feiten en informatie als een manier om het minder saai te maken, en daardoor effectiever. Er is ook een ‘emotional arousal’ theorie van het leren die beweert dat studenten beter leren als materiaal een emotionele reactie teweeg brengt. Dat klinkt logisch maar daar tegenover staat: Al deze dingen verbruiken ‘processorkracht’ - die anders voor het leren ingezet zou kunnen worden ‘Interesse’ kun je niet toevoegen aan leermateriaal. Het leren van de Russische naamvallen blijft moeilijk, ook als je er audiotracks, animatie, mooie beelden of leuke feitjes bijvoegt. Voorbeelden: Toen er een onopvallende achtergrondmuziek toegevoegd werd aan een animatie met voice-over, zakten de prestatie van studenten op toetsen tussen 20 en 67 procent. Toen video’s van bliksem toegevoegd werden aan een les die bestond uit tekst met niet-bewegende beelden, was de prestatie van studenten beduidend minder goed (de prestatie van de studenten die de les zonder video volgden was 30% hoger). Hetzelfde effect werd gesignaleerd toen er kleine extra verhalen werden toegevoegd aan de les. Hier verwijst Mayer naar het begrip ‘signalling’.5 Signalling is ongeveer hetzelfde als wat wij grafische vormgeving noemen! In de praktijk komt dit (wat?) bijvoorbeeld in gebruikstesten naar voren. Bijvoorbeeld, toen gebruikers een font te klein vond om te lezen, hebben de ontwerpers niet de grootte maar de uitlijning veranderd. Gebruikers rapporteerde dat ze het nieuwe font ‘groter’ vonden en dat het makkelijker was om te lezen. Maar het font was eigenlijk van dezelfde grootte. Het personalisatie principe: gebruik een informele stijl en virtuele ‘coaches’ Hier gaat het eigenlijk over de ‘tone of voice’, iets waarmee redacteuren en copywriters goed bekend zijn. Voor gebruikers creëert de tone of voice de relatie tussen hen en een product: formeel of informeel, direct, afstandelijk, uitbundig… Tone of voice speelt hierin een sleutelrol. Met interactieve media ervaren we het apparaat (meestal een computer) als een intelligent wezen en gaan we ermee om alsof het een mens was. Dit gebeurt op een onbewust niveau. We reageren op de ‘persoonlijkheid’ van een apparaat of programma, dit tot uitdrukking komt in onder andere de ‘stem’. Waarom helpt een goede tone of voice bij het leren? Omdat we sociale wezens zijn en ons meer inzetten om iets te begrijpen als een andere mens het aan ons vertelt, in plaats van een niet-menselijke bron (‘just some stuff on a screen’). Dit noemen we het activeren van een sociale reactie. Studenten die materialen met een informele schrijfstijl hadden bestudeerd - geschreven vanuit de eerste persoon, gericht aan de tweede persoonsvorm - presteerden beter op toetsen dan anderen. Het toevoegen van een ‘coach’ in de vorm van een stripfiguur of mens had ook een gunstig effect. (NB: er was geen verschil in effectiviteit tussen mens en stripfiguur.) De kwaliteit van een stem is ook belangrijk. Een andere strategie is een auteur ‘zichtbaar’ maken (bijvoorbeeld door tekst als een interview weer te geven.) Het segmentatie principe: complexiteit verminderen door een les op te delen Als een video met complex materiaal online geplaatst moet worden kun je het verdelen in een aantal kleinere segmenten die afzonderlijk afgespeeld kunnen worden. Dit geeft studenten meer grip op de presentatie. (Een goed voorbeeld hiervan is de Khan Academy.)
13
Binnen segmenten moeten studenten hun voortgang kunnen beheersen. Hierin speelt interaction design een sleutelrol. Design patterns zoals een tijdslijn met thumbnails, of andere patterns die de navigatie ondersteunen, kunnen een groot verschil maken in de bruikbaarheid van een e-learning applicatie. Onderzoekers hebben nog geen richtlijnen ontdekt voor de ideale lengte van een segment of de selectie van ‘breekpunten’. Dat gezegd hebbende: interaction designers hebben inmiddels wel veel praktijkervaring hiermee en hebben praktijkvoorbeelden die soms als richtlijn kunnen dienen.
Het ‘pre-training’ principe: zorg dat studenten kernconcepten van te voren leren Dit kan door een korte presentatie van kernconcepten voordat studenten aan de belangrijkste lessen beginnen, bijvoorbeeld een schema met de verschillende onderdelen van een fietspomp , met benamingen erbij. In cognitieve leertheorieën wordt dit een ‘advance organizer’ genoemd: een ‘kader’ in het geheugen waarin nieuwe informatie gemakkelijker geïntegreerd kan worden.
5
'Signalling includes using headings, bold, italics, underlining, capital letters, larger font, color, white space, arrows and related techniques to draw the learner's attention to specific parts of the display or page. (Clark, Ruth, Richard E. Mayer, E-learning and the science of instruction: proven guidelines for consumers and designers of multimedia learning. San Francisco, US: Pfeiffer, 2008.)
14
7
Gerelateerde onderwerpen:
• • • • • •
8
Het gebruik van voorbeelden in e-learning Het ontwerp van praktijkactiviteiten Als groep op afstand leren in virtuele omgevingen Het ontwerp van effectieve navigatie voor e-learning producten E-learning voor probleemoplossende vaardigheden op een hoger niveau Simulaties and games in e-learning Bronnen
Clark, Ruth, Richard E. Mayer, E-learning and the science of instruction: proven guidelines for consumers and designers of multimedia learning. San Francisco, US: Pfeiffer, 2008. Clark, Ruth, Frank Nguyen, John Sweller, Efficiency in learning: evidence-based guidelines to manage cognitive load. San Francisco, US: Wiley/Pfeiffer, 2006. Clark, Ruth, Chopeta Lyons, Graphics for learning: proven guidelines for planning, designing and evaluating visuals in training materials. San Francisco, US: Wiley/Pfeiffer, 2004. Nevejan, Caroline, Synchroon/Asynchroon: Onderwijsvernieuwing in de informatiesamenleving. Amsterdam, the Netherlands: Hogeschool van Amsterdam, 2003. Quoted in: Thackara, John, In the bubble: designing in a complex world. Cambridge, Massachusetts, US: MIT Press, 2005. Crone, Eveline, Het puberende brein. Amsterdam, the Netherlands: Bert Bakker, 2008. Bremner, Gavin, Allen Slater. An Introduction to Developmental Psychology. Malden, Massachusetts: Blackwell Publishing, Ltd, 2004. Met name: Hoofdstuk 8, Cognitive Development Hoofdstuk 12, Memory Development and Eyewitness Testimony Hoofdstuk 16, Social Development, part V, 'Practical Issues', Educational Implications
15
