Metacognitieve vaardigheden en kennis in
het onderwijs
“The value of a college education is not the learning of many facts but the
training of the mind to think” (Einstein, 1921)
Gerbrand Borgers (94200607)
Oktober 2020
Bachelor docent natuurkunde
Hogeschool Inholland
Inhoudsopgave
Inhoudsopgave ___________________________________________________________________ 2
Inleiding _________________________________________________________________________ 3
Zelfgestuurd leren _________________________________________________________________ 3
Onderzoekend leren _______________________________________________________________ 6
Formatieve evaluatie _______________________________________________________________ 9
Conclusie _______________________________________________________________________ 11
2
Inleiding
Het Lumion in Amsterdam is sinds ruim een half jaar Kunskapsskolan
partnerschool in Nederland. Bij het onderwijs op een Kunskapsskolan staat
zelfregulerend leren centraal. Om dit vorm te kunnen geven wordt veel
aandacht besteed aan de ontwikkeling van metacognitieve vaardigheden
en kennis bij de leerlingen. Veelal wordt daartoe onderzoekend leren of
een andere didactische aanpak met gedeeltelijke of ongeleide instructie
ingezet. Daarbij doceert de docent niet meer klassikaal maar biedt
individuele begeleiding (coaching) bij het doorlopen van het persoonlijke
leerproces van de leerling. Ook breder is er een duidelijke verschuiving
gaande binnen het onderwijs van output gerichte curricula naar
zelfgestuurd leren (Kostons, Donker, & Opdenakker, 2014). Het doel is
altijd het onderwijs te verbeteren. Maar welke ingrepen zijn effectief? In
een grootschalig onderzoek heeft John Hattie een analyse gemaakt van de
effectgrootte van verschillende invloeden op het onderwijs (Hattie, 2014).
Onderwijsstrategieën gericht op de ontwikkeling van metacognitieve
vaardigheden en kennis, formatieve evaluatie en zelfgestuurd leren blijken
allemaal een zeer hoge effectscore te hebben. Deze strategieën kunnen
dus in grote mate positief bijdragen aan het leren van leerlingen. In deze
paper worden zelfgestuurd leren, formatieve evaluatie en onderzoekend
leren onderzocht. Het doel van deze paper is te komen tot ontwerpeisen
voor een onderwijsmodule onderzoekend leren (in de rest van de tekst
aangeduid als de module) voor het vak science in klas 2.
Zelfgestuurd leren
Zelfgestuurd leren wil zeggen dat de leerling zelfstandig de organisatie en
verantwoordelijkheid voor het eigen leerproces in handen neemt. Om
zelfgestuurd te kunnen leren heeft een leerling cognitieve, metacognitieve
en motivationele/affectieve leerstrategieën nodig (Kostons, Donker, &
Opdenakker, 2014). Cognitieve leerstrategieën zijn heel specifieke
taakgerichte strategieën om nieuwe informatie te onthouden en toe te
voegen aan het geheugen, zoals bijvoorbeeld het leren van woordjes om
een nieuwe taal te leren. Motivatie heeft te maken met de wil om iets te
doen. Een voorbeeld om zichzelf te motiveren is belonen als men een taak
heeft uitgevoerd of het belang inzien van een taak. Metacognitie gaat over
de kennis en vaardigheden om het eigen denken, handelen en leren te
organiseren, te sturen en te controleren. Uit onderzoek blijkt dat
metacognitieve vaardigheden en kennis in hoge mate de leerresultaten
van leerlingen bepalen (Veenman, 2013). Metacognitie kun je opdelen in
de volgende acht fasen in het denkproces die een leerling moet
ontwikkelen om tot effectief zelfsturend leren te kunnen komen
(Veenman, 2015):
3
•
•
•
•
•
•
•
•
Oriëntatie & Taakanalyse (Wat is de aard van de taak? Wat wordt er
van me verwacht?)
Voorkennis activeren (Wat weet ik al?)
Doelen stellen (Wat moet ik bereiken?)
Plannen (Hoe ga ik de taak aanpakken?)
Plan systematisch uitvoeren (Stap-voor-stap)
Monitoren (Jezelf in de gaten houden. Maak ik geen fouten, begrijp
ik alles?)
Zelf-evaluatie (Heb ik mijn doel bereikt?)
Reflectie (Recapitulatie en terugkijken)
Een leerling met sterke metacognitieve vaardigheden is goed in staat
zelfregulerend te werken en staat daarmee aan het roer van het eigen
leerproces. Ze kunnen het leerproces effectiever uitvoeren en behalen
over het algemeen betere resultaten dan leerlingen waarbij de
metacognitieve vaardigheden minder zijn ontwikkeld. Gelukkig kunnen
leerlingen binnen de onderwijspraktijk metacognitieve vaardigheden wel
aan worden geleerd. Daar zijn wel een aantal voorwaarden aan
verbonden. Om metacognitieve vaardigheden/kennis aan te leren moet de
leerstrategie geïntegreerd worden in de leertaak, het nut van de
vaardigheden moet expliciet worden uitgelegd en de instructie moet over
langere tijd worden gegeven om ook langdurig effect te hebben
(Veenman, 2015).
De beste resultaten voor het verhogen van de leeropbrengst bij leerlingen
worden gevonden als cognitieve, metacognitieve en motivationele/affectie
leerstrategieën worden gecombineerd (Kostons, Donker, & Opdenakker,
2014). De volgende cognitieve en metacognitieve leerstrategieën blijken
erg goed te werken in combinatie met elkaar:
• Oriënteren – Voorbereiden leerproces
• Plannen – ontwerpen van het leerproces en het stellen van doelen.
• Analyseren – Opdelen van een taak in kleinere stukken.
• Structureren – samenbrengen, schematiseren en ordenen van
informatie.
• Relateren – verbanden kunnen leggen en analogieën kunnen
bedenken.
• Evalueren – beoordelen van het leerproces ten opzichte van
plan/doel.
Een voorbeeld van een leertaak waarin een leerling deze leerstrategieën
gecombineerd gebruikt is het oplossen van een natuurkundig vraagstuk
met behulp van berekeningen. Dergelijke opdrachten worden volgens een
vast stappenplan uitgevoerd:
1. De leerling oriënteert zich op het vraagstuk door de titel en
bijbehorende tekst te lezen (stap 1). Daaruit wordt duidelijk over
welk onderwerp het vraagstuk gaat en roept daarmee voorkennis op
over het onderwerp.
4
2. De leerling noteert de grootheid die berekend moet worden met het
juiste symbool en de gevraagde eenheid. De leerling stelt daarmee
het doel op voor de taak.
3. De leerling noteert de bekende grootheden met symbool en eenheid.
De leerling structureert daarmee de informatie die gegeven is in
tekst, figuur of grafiek.
4. De leerling bepaalt op welke wijze het gevraagde kan worden
berekend. De leerling legt daarmee verband tussen de gegeven
informatie en het gevraagde.
5. De leerling berekent het gevraagde en noteert achter de berekende
waarde de bijbehorende eenheid.
6. De leerling controleert of er antwoord is gegeven op de vraag en of
dit antwoord realistisch is en met de juiste eenheid is gegeven. De
leerling evalueert daarmee of het doel is bereikt.
Maar ook bij het uitvoeren en verslagleggen van een experiment worden
deze leerstrategieën gecombineerd. Bij het lezen van de opdracht
oriënteert de leerling zich op zijn taak. Op basis van de informatie stelt de
leerling een onderzoeksvraag op en bepaalt daarmee het doel van het
experiment. De leerling bepaalt welke taken er moeten worden uitgevoerd
en in welke volgorde. De leerling voert het experiment uit en verwerkt de
meetresultaten in tabellen en grafieken. De leerling analyseert de
gevonden informatie en zoekt naar verbanden tussen de verschillende
grootheden die een rol spelen bij het experiment om de onderzoeksvraag
te kunnen beantwoorden.
Voor de ontwerpen module betekent dit dat een leertaak drie fasen moet
hebben:
Een voorbereidende fase waarin de leerling zijn voorkennis activeert en
het doel van de taak (leerdoel) vaststelt.
Een uitvoerende fase waarin de leerling de taak uitvoert. Deze fase moet
zich kenmerken door activiteiten die de leerling vraagt informatie te
structureren, analyseren en relateren.
Een afsluitende fase waarin de leerling de uitvoering en het resultaat van
de taak evalueert.
5
Onderzoekend leren
De manier waarop wetenschappers de wereld onderzoeken blijkt zeer veel
overeenkomsten te vertonen met hoe jonge kinderen de wereld
onderzoeken en verkennen (Schulz, 2013). Het lijkt daarom logisch deze
methode van ontdekken en leren toe te passen in de dagelijkse
onderwijspraktijk. Zeker als wij ons realiseren dat op dit moment een
groot deel van de leerlingen na 10 tot 12 jaar onderwijs hun natuurlijk
nieuwsgierigheid naar de kennis die wij hen op school aanbieden kwijt is
geraakt (van der Wateren, 2013). Een methode die hierop inspeelt is het
zogenaamde onderzoekend leren.
Volgens Remke Klapwijk en Eveline Holla is de basisgedachte bij
onderzoekend leren dat het kind vanuit de eigen verwondering onderzoek
gaat uitvoeren (Klapwijk & Holla, 2018). Belangrijk daarbij is dat de
leerkracht de leerling vrij laat om zelf te ontdekken. Te veel uitleg en
instructies blijken averechts te werken bij deze methodiek. De docent zal
dus meer begeleiden en coachen. Uiteraard heeft een kind wel structuur
nodig om zelf onderzoek uit te voeren. Een belangrijke leidraad bij dit
eigen onderzoek is de onderzoekscyclus. Leerlingen zouden binnen deze
cyclus zeven stappen van onderzoek moeten volgen (Klapwijk & Holla,
2018):
•
•
•
•
•
•
•
Verwonderen: waarnemen, ontdekken, verbeelden, vragen
formuleren
Verkennen: Aanrommelen en uitproberen, voorkennis
inventariseren, vragen stellen, inlezen, onderwerp bepalen
Onderzoek opzetten: onderzoeksvraag en hypothese opstellen,
focus bepalen, inplannen onderzoek, tests bedenken en testcondities
vaststellen.
Onderzoek uitvoeren: stap voor stap onderzoeksplan uitvoeren,
analyseren gegevens/waarnemingen, controle of alles is
gemeten/waargenomen.
Concluderen: Ordenen en vergelijken gegevens d.m.v. tabellen,
grafieken, modellen en tekeningen, hypothese toetsen, conclusies
formuleren, betrouwbaarheid toetsen.
Presenteren: presenteren resultaten in verschillende
presentatievormen.
Tot slot: evalueren van het onderzoeksproces en de presentatie en
reflecteren op het eigen handelen.
Leerlingen zouden deze stappen cyclisch maar ook iteratief moeten
uitvoeren. Belangrijk is dat leerlingen bij iedere stap feedback krijgen, van
elkaar dan wel de docent.
Deze manier van onderwijs sluit goed aan bij hoe kinderen van nature de
wereld om zich heen onderzoeken. Ook stimuleert deze manier van
6
werken de nieuwsgierigheid van leerlingen en worden belangrijke
onderzoeksvaardigheden geoefend en ontwikkeld. Het gaat daarbij met
name om de vaardigheden waarnemen, verbeelding gebruiken,
samenhang ontdekken, nieuwsgierig zijn, ideeën delen, informatie in
stukken hakken, dingen in twijfel trekken en reflecteren. (Klapwijk &
Holla, 2018) Bij de meeste onderzoekstappen wordt een beroep gedaan
op één of meer metacognitieve vaardigheden:
•
•
•
•
Verwonderen en verkennen: Voorkennis activeren
Onderzoek opzetten: Doelen stellen en plannen
Onderzoek uitvoeren: plan systematisch uitvoeren
Tot slot: zelf-evaluatie en reflectie
Er zitten dus grote voordelen aan het onderzoekend leren. Volgens Paul
Kirschner kleven er echter ook veel bezwaren aan het toepassen van deze
methode (Kirschner, 2012). Uit onderzoek blijkt dat met name
beginnende leerders meer gebaat zijn met volledige, expliciete geleide
instructie terwijl gevorderden of experts beter af zijn met gedeeltelijke of
ongeleide instructie, aldus Kirschner. Bij volledige expliciete geleide
instructie legt de leerkracht volledig uit welke concepten en vaardigheden
de leerlingen dienen te leren. Bij gedeeltelijk of minimaal geleide instructie
(zoals bij onderzoekend leren), leeft de verwachting dat leerlingen enkele
of alle concepten en vaardigheden die ze moeten leren helemaal zelf
ontdekken.
Volgens Kirschner (2012) blijken experts en ervaren leerders bij het
oplossen van problemen gebruik te maken van in het lange
termijngeheugen opgeslagen oplossingsstrategieën, procedures en kennis
bij het oplossen van (nieuwe) problemen. Het werkgeheugen is dat deel
van ons geheugen waar we actief informatie verwerken. Een belangrijke
taak van ons werkgeheugen is het doorgeven van informatie naar het
langetermijngeheugen. Het werkgeheugen is zeer beperkt zowel in tijd als
capaciteit. Die beperkingen zijn er echter niet als we werken met zaken uit
ons langetermijngeheugen. Een onervaren leerder zal dus niet alleen een
probleem moeten oplossen in het werkgeheugen maar ook nieuwe
strategieën moeten ontwikkelen in het werkgeheugen. Het werkgeheugen
raakt daarbij overbelast waardoor het de taak van het doorgeven van
informatie naar het langetermijngeheugen niet meer goed kan
volbrengen. Kortom de leerling leert uiteindelijk maar weinig.
Didactiek gebaseerd op minimale instructie blijkt dus vooral bij de slimste
leerlingen goede resultaten te halen. Minderbegaafde leerlingen blijken
significant lager te scoren. Deze laatste groep raakt veelal gefrustreerd en
haakt af of kopieert van slimmere kinderen. Daarnaast blijkt het erg lastig
om zelf verkregen onjuiste informatie of ideeën bij leerlingen weer recht
te trekken. Didactiek gebaseerd op directe volledige instructie heeft weer
7
als nadeel dat ze weinig biedt op het gebied van de ontwikkeling van
creativiteit en verbeeldingskracht. (Kirschner, 2012)
Het lijkt er dus op dat geen van beide aanpakken zaligmakend is. Een
goede mix van beide lijkt het meest voor de hand te liggen. Biedt
volledige expliciete instructie aan om nieuwe stof en concepten aan te
leren maar gebruik onderzoekend leren om leerlingen te motiveren, hun
nieuwsgierigheid te prikkelen en hun metacognitieve vaardigheden en
onderzoeksvaardigheden verder te oefenen en ontwikkelen. (van der
Wateren, 2013)
8
Formatieve evaluatie
Het werken met gedeeltelijke of ongeleide instructie brengt wel met zich
mee dat leerlingen goed op de hoogte moeten zijn van de te behalen
leerdoelen en de succescriteria. Ook dienen zij tijdens het leerproces de
mogelijkheid te hebben de eigen ontwikkeling te kunnen toetsen en
bespreken met docent of peers. Deze aspecten zijn allemaal onderdelen
van formatieve evaluatie. Volgens Dylan Wiliam bestaat formatieve
evaluatie uit een vijftal strategieën (Wiliam, 2006):
•
•
•
•
•
Het verduidelijken en begrijpen van leerdoelen en criteria voor
succes.
Het ontwerpen van effectieve klassikale discussies, vragen en taken
die bewijzen van leren oproepen.
Feedback geven die leerlingen vooruithelpt.
Leerlingen activeren elkaars hulpbron te zijn bij het leren.
Leerlingen activeren eigenaar van het eigen leren te worden.
In haar boek ‘Leren zichtbaar maken met formatieve evaluatie’ komt
Shirley Clarke tot 12 ingrediënten voor formatieve evaluatie. In kern
dezelfde als Wiliam echter uitgewerkt tot meer praktijkgerichte
strategieën op basis van praktijkervaringen van docenten. Zij vult
bovenstaande lijst aan met (Clarke, 2014):
•
•
•
•
•
•
Een leercultuur waarin leerlingen en leraren een growth mindset
hebben, geloven in zichzelf, beschikken over metacognitieve
vaardigheden en de overtuiging hebben dat iedereen succesvol kan
zijn.
Leerlingen betrekken bij de voorbereiding van de lessen om hun
motivatie en eigenaarschap te vergroten.
Leren in heterogene groepen met een gedifferentieerd aanbod,
zodat leerlingen hun gevoel van eigenwaarde behouden en de
verwachtingen hoog zijn.
Voortdurend in de gaten houden in hoeverre leerlingen begrijpen
wat ze leren.
Goede voorbeelden analyseren en delen, voordat leerlingen hun
eigen product maken.
Een effectieve afsluiting van de les, waarin het geleerde wordt
samengevat en daarop wordt gereflecteerd.
Een belangrijke voorwaarde voor het succesvol zijn van formatieve
evaluatie is het aanwezig zijn van een leercultuur in de klas aldus Clarke
(2014). De ideale leercultuur kan ontstaan als er aan drie voorwaarden is
voldaan:
•
•
•
9
Een growth mindset ontwikkelen
Metacognitieve strategieën integreren in het onderwijs.
Leren in heterogene groepen.
Growth mindset wil zeggen dat iemand leeft met de overtuiging dat
intelligentie groter kan worden door een inspanning te leveren. Iemand
met een growth mindset is daarom leergericht, grijpt uitdagingen aan, zet
door bij tegenslagen en leert van kritiek. Mensen met een dergelijke
mindset bereiken uiteindelijk een steeds hoger prestatieniveau.
Al jarenlang is bekend dat het leren in homogene groepen slecht uitpakt
voor middelmatige en zwakke leerlingen terwijl de winst voor sterkere
leerlingen slechts zeer gering is. Het werken in heterogene groepen blijkt
wel veel positief effect te hebben op de motivatie en leerhouding van
leerlingen. Werken in heterogene groepen stimuleert ook het geven en
ontvangen van opbouwende feedback. Uit het onderzoek van Hattie blijkt
dat samenwerkend leren een bovengemiddelde effectscore heeft op het
leren (Hattie, 2014).
Bij het ontwerpen van onderwijs op basis van betekenisvol leren zien wij
een groot deel van de hiervoor beschreven kenmerken terug. Betekenisvol
leren kan met zes kenmerken worden omschreven (Kragten, 2014):
•
•
•
•
•
•
10
Actief: Leerlingen leren het beste wanneer ze een actieve rol
aannemen in hun eigen leren, ze zijn betrokken bij het eigen
leerproces en voelen zich daar verantwoordelijk voor. Zij worden
gemotiveerd door activiteiten die bijdragen aan het daadwerkelijk
verwerken van nieuwe kennis.
Constructief en individueel: Leerlingen kunnen benoemen wat ze
hebben geleerd en ze kunnen reflecteren op hun eigen leren. Nieuw
kennis en inzichten worden verbonden aan al aanwezige kennis.
Samenwerkend en in dialoog: Het samenwerken en elkaar
ondersteunen levert een essentiële bijdrage aan de kwaliteit van het
leerproces.
Contextueel: Er is voor leerlingen een zichtbare relatie tussen
leeractiviteiten en het echte leven.
Begeleid: het samenwerkend leren wordt alleen betekenisvol als er
begeleiding van de docent plaatsvindt.
Emotioneel betrokken en motiverend: Emotionele betrokkenheid en
motivatie kan het leerproces versterken.
Conclusie
Er blijkt dus een grote samenhang te bestaan tussen formatieve evaluatie,
onderzoekend leren, (de ontwikkeling van) metacognitieve vaardigheden
en kennis en betekenisvol leren. Een onderwijsstrategie waarin deze vier
aspecten worden gecombineerd zou voor grote positieve effecten kunnen
zorgen bij het ontwikkelen van leerlingen. Uit eigen ervaring weet ik dat
zelfsturend leren niet vanzelf komt. In mijn klassen kom ik veel leerlingen
tegen die niet goed raad weten met leertaken waar weinig sturing van de
docent plaats vindt. Het is daarom mijns inziens erg belangrijk de module
zo te ontwerpen dat niet alleen de vakinhoudelijke leerdoelen maar ook
leerdoelen op het gebied van zelfsturend leren worden behaald. Daarbij
moet de leerling niet alleen de metacognitieve vaardigheid worden
aangeleerd (plannen, analyseren enzovoorts) maar ook het belang van die
vaardigheid (in de gegeven context) worden duidelijk gemaakt.
Ik kom daarmee tot de volgende lijst ontwerpeisen waaraan de module
moet voldoen.
De module moet:
•
•
•
•
leertaken bevatten die:
o een voorbereidende fase hebben waarin de leerling zijn
voorkennis activeert en het doel van de taak (leerdoel)
vaststelt.
o een uitvoerende fase hebben waarin de leerling de taak
uitvoert. Deze fase moet zich kenmerken door activiteiten die
de leerling vraagt informatie te structureren, analyseren en
relateren.
o een afsluitende fase hebben waarin de leerling de uitvoering
en het resultaat van de taak evalueert.
gebaseerd zijn op onderzoekend leren.
voldoende begeleiding bieden voor zwakkere leerlingen bij het
ontwikkelen van de noodzakelijke vaardigheden en kennis om
onderzoekend leren mogelijk te maken.
in iedere les voldoende mogelijkheden voor formatieve evaluatie
bieden.
Randvoorwaarden voor het ontwerp:
•
•
•
•
11
Onderwijstijd: blok van 3 uur per week, periode van 6 weken.
Groep: 3 VWO, 25-30 leerlingen
Voorkennis: de leerlingen hebben in klas 2 het vak Nask afgerond.
De kennis uit dat jaar wordt als bekent verondersteld. Er is rekening
gehouden met het feit dat de leerlingen (oa door Corona) weinig tot
geen ervaring hebben in het doen van onderzoek.
Benodigde ruimten: klaslokaal en het lab
Bibliografie
Clarke, S. (2014). Leren zichtbaar maken met formatieve evaluatie. Rotterdam: Bazalt Educatieve
Uitgaven.
Einstein, A. (1921, Mei 18). Einstein sees boston; fails on Edison test. The New York Times, p. 18.
Hattie, J. (2014). De impact van Leren zichtbaar maken. (L. Coppens, & C. Slabbinck, Vert.)
Rotterdam: Bazalt educatieve uitgaven.
Kirschner, P. A. (2012, november). Helemaal uitleggen of zelf laten ontdekken? Van 12 tot 18.
Vakblad voor Voortgezet Onderwijs, 14-16. Opgehaald van
https://moodle.inholland.nl/pluginfile.php/325219/mod_resource/content/1/Helemaal_uitl
eggen_of_zelf_laten_ontdekken.pdf
Klapwijk, R., & Holla, E. (2018, september). wetenschapsknooppuntzh.nl/activiteiten/leidraadonderzoekend-en-ontwerpend-leren/. Opgeroepen op oktober 13, 2020, van
Wetenschapsknooppunt zuid-holland:
http://www.wetenschapsknooppuntzh.nl/uploads/Leidraad-onderzoekend-en-ontwerpendleren-Wetenschapsknooppunt-ZH.pdf
Kostons, D., Donker, A., & Opdenakker, M.-C. (2014, november 30). Opgeroepen op oktober 16,
2020, van www.nro.nl: https://www.nro.nl/wpcontent/uploads/2015/02/Opdenakker_Zelfgestuurd-leren-in-de-onderwijspraktijk.pdf
Schulz, L. (2013, februari 14). The relationship between child's play and scientific exploration.
Opgeroepen op oktober 13, 2020, van MIT: https://news.mit.edu/2013/laura-schulz-profile0214
van der Wateren, D. (2013, januari 25). blogcollectief onderzoek onderwijs. Opgeroepen op oktober
13, 2020, van onderzoekonderwijs.net: https://onderzoekonderwijs.net/2013/01/25/verderdenkend-over-ontdekkend-leren-vs-geleide-instructie-2/
Veenman, M. V. (2013, September 24). Opgeroepen op Oktober 16, 2020, van didactiefonline:
https://didactiefonline.nl/blog/blonz/metacognitie-bepaalt-leerresultaat-0
Veenman, M. V. (2015, November 6). Opgeroepen op Oktober 16, 2020, van talentstimuleren:
https://talentstimuleren.nl/?file=4592&m=1447073428&action=file.download
Wiliam, D. (2006). Assessment for learning: why, what and how. Assessment for learning: why, what
and how. Cambridge.
12