Lerarenopleidingen Science en Wiskunde/Rekenen

Enriched skeleton concept mapping met scripts bevordert betekenisvol leren

Een zorgpunt in het onderwijs is dat studenten teveel reproducerend leren, en te weinig betekenisvol. Hoe kun je onderwijs zodanig vormgeven dat studenten betekenisvol gaan leren? Zowel concept mapping als samenwerkend leren kan studenten aanzetten tot betekenisvol leren. Ton Marée combineerde deze twee methoden daarom tot enriched skeleton concept mapping met ingebouwde scripts. Uit het promotieonderzoek van Marée blijkt dat de ESCoM methode efficiënter en effectiever is dan reguliere hoor- en werkcolleges. Inmiddels wordt deze methode al op diverse opleidingen en scholen gebruikt.

Met de volgende vuistregels kun je de Enriched Skeleton Concept Map (ESCoM) methode globaal uitrollen:

  • Breng een kennisdomein in beeld door de belangrijkste concepten te noteren (de hoofdonderwerpen/-begrippen uit het kennisdomein)
  • Maak bij elk concept een script. Als basis hiervoor kan je het 5-staps script van Marée gebruiken. Belangrijkste doel van het script is om studenten aan te zetten tot discussie over het concept
  • Laat studenten de meest belangrijke relaties aangeven tussen de concepten uit de ESCoM (ze hoeven niet álle relaties aan te geven) en laat ze hierover met elkaar in discussie gaan: waarom is er een verband tussen die concepten?
  • Zorg ervoor dat de randvoorwaarden aanwezig zijn: software, computers etc.
  • Laat de manier van toetsen aansluiten bij de manier van werken. Toets niet met een standaard toets, maar met een toets die aansluit bij de actieve manier waarop studenten bezig zijn geweest met ESCoM

Wat is er belangrijk voor een opleider?

De Enriched Skeleton Concept Map (ESCoM) met ingebouwde scripts methode bevordert betekenisvol leren. Een opleider kan de ESCoM methode:

  • aan lio’s demonstreren als één van de activerende werkvormen die je als docent in het onderwijs kunt hanteren
  • zelf in zijn/haar onderwijs gebruiken, als methode om conceptuele kennis te behandelen

Wat kan een docent eraan hebben?

Een docent kan de ESCoM methode toepassen in zijn/haar lespraktijk om conceptuele kennis te behandelen. Leerlingen werken zelfstandig in tweetallen, zijn actief bezig en geven betekenis aan de kennis waardoor het beter beklijft.

Inhoud en opbrengst van het onderzoek: theoretisch kader’

Zowel concept mapping als samenwerkend leren kan studenten aanzetten tot betekenisvol leren. Marée combineerde deze twee methoden daarom tot enriched skeleton concept mapping (ESCoM) met ingebouwde scripts. Hieronder worden deze twee pijlers waarop ESCoM rust toegelicht.

Er zijn grofweg drie mapping methodes: mind, concept en knowledge mapping. Skeleton concept mapping is een vorm van mapping, waar nog weinig literatuur over is.

Mind mapping
Mind mapping lijkt op brainstormen. Je start met een onderwerp en genereert allemaal concepten die met dit onderwerp te maken hebben. Vervolgens probeer je de concepten te clusteren en er verbanden tussen te leggen.

Concept mapping
De meest gebruikte manier van mapping is concept mapping: een hiëarchische / boomstructuur. Je start met een onderwerp en hangt hier een concept onder. Dit concept werk je verder uit via nieuwe concepten / vertakkingen.

Knowledge mapping
Bij knowledge mapping zitten de concepten niet in een hiërarchische structuur, maar hebben de concepten een eigen identiteit. Elk concept kan op zichzelf staan en verbanden hebben met andere concepten. Alle concepten zitten dus op hetzelfde niveau, in een ‘plat’ domein.

Skeleton concept mapping
Cañas & Novak, de grondleggers van concept mapping, noemen dat het voor een redelijk complex kennisdomein zinvol kan zijn om aan skeleton concept mapping te doen. Bij skeleton concept mapping staat er al een ‘skelet’ van de belangrijke concepten uit het kennisdomein, en worden enkele relaties tussen concepten al weergegeven. Studenten moeten zelf nieuwe relaties en concepten toevoegen, op basis van informatiebronnen.
Het grote verschil tussen skeleton concept mapping en de drie andere mapping methodes, is dus dat je niet vanuit scratch begint. De concepten worden namelijk al gegeven. Verder lijkt skeleton concept mapping het meest op knowledge mapping: de concepten uit het kennisdomein worden ‘plat’ in beeld gebracht.

Er zijn allerlei methoden om samenwerkend te leren. Marée maakt gebruikt van computer supported collaborative learning. Bij samenwerkend leren m.b.v. de computer zijn twee soorten scripts (stappenplannen) mogelijk:

  • Macroscripts: hierbij stuur je groepen aan m.b.v. scripts. Er worden rollen verdeeld en vervolgens werkt iedereen volgens zijn of haar rol aan het script
  • Microscripts: er wordt in tweetallen aan een script gewerkt. Marée maakt bij zijn ESCoM methode gebruik van deze microscripts

Vervolgens kan op twee manieren op de computer aan de microscripts gewerkt worden: face-to-face of online. Marée heeft gekozen voor de face-to-face manier, omdat dit meer vergelijkbaar is met regulier onderwijs (waar de studenten ook bij elkaar zitten) en omdat dit gemakkelijker te faciliteren is.

Een zorgpunt in het onderwijs is dat leerlingen en studenten te weinig betekenisvol leren. Ze leren teveel oppervlakkig, waardoor ze de kennis snel weer kwijt zijn. Hoe kun je het onderwijs dusdanig vormgeven dat leerlingen of studenten wel betekenisvol gaan leren?

Marée heeft onderzocht of Enriched Skeleton Concept Mapping (ESCoM) met ingebouwde scripts een geschikte manier hiervoor is. Dit blijkt een effectieve methode om betekenisvol leren te realiseren: deze methode is effectiever en efficiënter dan reguliere hoor- en werkcolleges.

De ESCoM methode is geschikt voor implementatie in het onderwijs. Inmiddels is deze methode ingevoerd bij:

  • de opleiding Applied Science van de Fontys Hogeschool Toegepaste Natuurwetenschappen
  • de opleidingen Biomedische Technologie, Bouwkunde en Industrial Design van de Technische Universiteit Eindhoven
  • de opleiding Sociologie van de Vrije Universiteit Amsterdam
  • de vmbo school van de Instelling Voortgezet Onderwijs Deurne

Inhoud en opbrengst van het onderzoek: het onderzoek

Onderzoeksvragen
Het onderzoek bestond uit twee experimentele studies met respectievelijk de volgende onderzoeksvragen:

  1. Leidt zelfregulerend leren door scripted samenwerking in combinatie met het werken aan de met multimedia verrijkte skeleton concept map, tot betekenisvol leren en retentie van de conceptuele structuur van het kennisdomein, de concepten en hun relaties?
  2. Kan een individuele mini skeleton concept map toets gebruikt worden als een instrument om het inzicht van de studenten in de conceptuele structuur van het kennisdomein en de afzonderlijke concepten en hun relaties met voldoende betrouwbaarheid en validiteit te beoordelen?

Onderzoeksmethoden
Uit de literatuurstudie van Marée bleek dat scripted samenwerking en skeleton concept mapping potentie hebben om betekenisvol leren te stimuleren. Daarom ontwikkelde hij een instrument waarin deze werkwijzen gecombineerd worden: een Enriched Skeleton Concept Map (ESCoM) met ingebouwde scripts (onder ‘De Enriched Skeleton Concept Map’ kunt u meer lezen over de ESCoM).

1e experimentele studie: effecten ESCoM
Na het testen/doorontwikkelen van de ESCoM in een pilotstudie, testte Marée de ESCoM bij eerstejaarsstudenten die de bachelorcursus Biomoleculen volgden bij de opleiding Applied Science van de Fontys Hogeschool Toegepaste Natuurwetenschappen. De studenten werden willekeurig verdeeld in twee groepen: een experimentele groep met 44 studenten en een controlegroep met 49 studenten. De experimentele groep werkte in tweetallen vier weken vier uur per week aan de ESCoM, terwijl de controlegroep in diezelfde tijd reguliere hoor- en werkcolleges volgde. Ook het werken aan de ESCoM was ingeroosterd, zodat de experimentele groep evenveel tijd aan het vak besteedde als de reguliere groep.

De leerresultaten van beide groepen werden tweemaal gemeten: tijdens de reguliere toets en tijdens een onverwachte retentietoets een maand later. De retentietoets toetste op alle cognitieniveaus, in tegenstelling tot de reguliere toets die vooral op reproduceerbare kennis toetste. Beide toetsen bestonden uit multiple choice vragen op papier.

2e experimentele studie: ESCoM specifieke toets
Om de manier van toetsen aan te laten sluiten bij de manier van werken, ontwikkelde Marée een mini skeleton concept map toets (deze toets wordt beschreven onder ‘De Enriched Skeleton Concept Map’). 48 studenten maakten de mini skeleton concept map toets als onderdeel van de reguliere toets. Een maand later kregen deze studenten de onverwachte retentietoets.

Uit de literatuur blijkt dat zowel concept mapping als samenwerkend leren studenten aan kan zetten tot betekenisvol leren. Daarom combineerde Marée deze twee methoden tot enriched skeleton concept mapping met ingebouwde scripts.

Skeleton concept mapping
Bij skeleton concept mapping staat er al een ‘skelet’ van de belangrijkste concepten uit het kennisdomein. Dat ziet er bijvoorbeeld zo uit, voor het domein ‘biomoleculen’ waar Marée onderzoek naar heeft gedaan:

De concepten die in het skelet staan, zijn bepaald door twee experts op het gebied van biomoleculen. Studenten starten met dit (digitale) skelet.

Ingebouwde scripts
Aan elk concept uit het skelet hangt een script, dat verschijnt als je op het concept klikt. Het script – in het onderzoek – is een vijfstappenplan dat studenten met zijn tweeën doorlopen, om betekenis te geven aan het concept. De scripts starten meestal met multimediale informatie, zoals een videoclip of plaatje. Vervolgens moeten de studenten individueel informatie opzoeken over het concept: de één kijkt in het studieboek en de ander kijkt bijvoorbeeld op het internet. Vervolgens gaan de studenten met elkaar in discussie over wat ze gevonden hebben, om uiteindelijk gezamenlijk tot een definitie van het concept te komen. Tot slot moeten ze bekijken hoe het concept in het gehele skelet past: met welke andere concepten is er een verband en waarom?

Een script ziet er bijvoorbeeld zo uit, voor het concept ‘DNA structuur’:

De Enriched Skeleton Concept Map invullen
Studenten mogen zelf kiezen in welke volgorde ze de Enriched Skeleton Concept Map (ESCoM) invullen. Ze kiezen zelf de concepten uit waar ze het eerst aan gaan werken. Ook kunnen ze zelf bepalen hoe ze de scripts uitvoeren: je kunt bijvoorbeeld alle vijf stappen van het script achter elkaar doorlopen, maar studenten kunnen ook van meerdere scripts eerst stap 1 doen en vervolgens over meerdere concepten met elkaar in discussie (stap 2). De volgorde maakt dus niet uit, enige voorwaarde is dat studenten na 4 weken (met 4 uur per week) de volledige map uitgewerkt hebben. De ESCoM bevat ook een voortgangsindicator, zodat de studenten kunnen zien hoeveel ze nog moeten doen. Voor de docent bevat de ESCoM ook een monitorfunctie, waarmee de docent kan volgen of de studenten alle stappen doorlopen hebben.

Een ingevulde ESCoM ziet er uiteindelijk bijvoorbeeld zo uit:

ESCoM specifieke toets
Om de manier van toetsen aan te laten sluiten bij de manier van werken, heeft Marée een mini skeleton concept map toets ontwikkeld. Studenten moesten een mini skeleton concept map invullen: ze moesten 8 concepten uitwerken en verbindingen tussen de concepten leggen. Marée scoorde op een vijfpuntschaal in hoeverre de uitwerkingen van de studenten overeenkwamen met de verwachtingen van de experts en docent (m.b.v. een referentietabel).

1e experimentele studie: effecten ESCoM
De groep studenten die werkte met de Enriched Skeleton Concept Map (ESCoM) scoorde significant beter op de reguliere toets. Bij de onverwachte retentietoets scoorde de ESCoM groep véél beter (meer significant) dan de groep studenten die reguliere hoor- en werkcolleges volgde.

Naast de betere leerresultaten, gaven de studenten en docenten ook aan dat ze enthousiast waren over de methode. Het enthousiasmeert studenten tot leren, doordat ze op een hele andere manier met de leerstof bezig zijn: ze zijn zelf actief bezig in plaats van tijdens een hoorcollege passief de informatie te krijgen. Docenten vonden het leuk om de leerstof op een andere manier vorm te geven: het maken van een ‘skelet’ in plaats van een powerpoint.

2e experimentele studie: ESCoM specifieke toets
De mini skeleton concept map toets bleek een valide toetsmethode. De hoge cognitieniveaus worden er meer mee getoetst dan bij de reguliere toets. Studenten die sterker zijn in het reproduceren van kennis, scoorden daardoor minder goed op de mini skeleton concept map toets.

Marée heeft aangetoond dat de Enriched Skeleton Concept Map (ESCoM) met ingebouwde scripts methode betekenisvol leren bevordert. Bovendien zijn studenten en docenten enthousiast over de methode, en kost het docenten minder tijd. ESCoM is dus efficiënter en effectiever dan reguliere hoor- en werkcolleges.

Marée heeft wel aangetoond dat ESCoM werkt, maar niet waardoor het werkt. Komt het door de skeleton concept map, de scripts/het samenwerkend leren, de
visualisering of juiste door deze combinatie? Dit zou interessant vervolgonderzoek kunnen zijn.

De ESCoM methode wordt inmiddels op diverse opleidingen en scholen gebruikt, op verschillende niveaus en voor verschillende vakken. Variërend van WO/HBO tot vmbo, en variërend van natuurkunde tot muziek. De ESCoM methode is dus in allerlei onderwijssituaties implementeerbaar.

Verwijzingen

  • Literatuur: Adesope O. O. & Nesbit J. C. (2010). A systematic review of research on collaborative learning with concept maps. In: P. L. Torres & R. d. C. V. Marriott (Eds.), Handbook of research on collaborative learning using concept mapping. Hershey: Information Science Reference
  • Website: Davies M. (2011). Concept mapping, mind mapping and argument mapping: What are the differences and do they matter? Higher Education, 62, 279-301
  • Nesbit J. C. & Adesope O. O. (2006). Learning with concept and knowledge maps: A meta-analysis. Review of Educational Research, 76, 413-448
  • Novak J. D. (2010). Learning, Creating, and Using Knowledge: Concept maps as facilitative tools in schools and corporations. Journal of
    E-Learning and Knowledge Society, 6, 21-30
  • Literatuur: Sawyer R. K. (2006). The new science of learning. In: R. K. Sawyer (Ed.), The Cambridge handbook of the learning sciences (pp. 1-16). Cambridge; New York: Cambridge University Press

Credits

Ton Marée is gepromoveerd op het proefschrift “Bevorderen van betekenisvol leren door verrijkte skeleton concept maps en scripted samenwerking”. Sinds 2010 werkt hij als onderzoeker en docent Technology Enhanced Learning bij de Eindhoven School of Education aan de Eindhoven University of Technology. Hij verzorgt o.a. de training “Doeltreffend en uitdagend – ICT-toepassingen gebruiken in de les” voor docenten VO.

ELWIeR en Ecent heten u welkom op deze nieuwe gezamenlijke website